在@@第@@@@2章@@中@@@@，已对@@DC-DC转换器的分类和@@工作原理进行了说明@@。然而@@@@，仅@@靠这些说明并不能明确解释功率电感器的必要特性@@。为@@了明确@@DC-DC转换器的重要特性@@@@与功率电感器的必要特性的关联@@，需要对@@DC-DC转换器所需的重要特性@@进行探讨@@。
3.1 DC-DC转换器的重要特性@@@@
DC-DC转换器需具备@@多种特性@@，而@@由于@@功率电感器的性能会对其产生较大@@的影响@@，因此@@尤其需要具备@@以下@@3个重要特性@@。
即@@①效率@@、②纹波电压@@、③负载响应@@。
接下来@@，将对这些特性的具体内容及其与功率电感器的关系@@进行说明@@。
图@@3-1 DC-DC转换器的重要特性@@@@
3.2 效率@@
首先就功率进行说明@@。在@@理想的无损耗@@DC-DC转换器中@@@@，输入功率与输出功率相等@@。此时效率@@为@@@@100%。然而@@@@，在@@实际的@@DC-DC转换器中@@@@，仅@@PDC-DC的部分会消耗功率@@，因此@@输出功率小于输入功率@@。效率@@可用以下公式表示@@@@。PDC-DC越小@@，效率@@就越高@@。
此外@@，本章@@中@@@@所述@@的@@“效率@@”不仅@@限于功率电感器的效率@@@@，而@@是指@@DC-DC转换器整体的效率@@@@。
图@@3-2-1 DC-DC转换器的功耗@@
图@@3-2-2为@@效率@@测量结果的示例@@。流过负载的电流@@（Iout）会因应用领域而@@发生各种变化@@，因此@@多置于@@X轴@@。
图@@3-2-2 DC-DC转换器的效率@@示例@@
在@@DC-DC转换器中@@@@消耗的功率@@PDC-DC大致可分为@@以下三种@@：PIC、PPI、Pother。PIC为@@IC产生的损耗@@，包括开关损耗和@@@@由@@ON电阻导致的损耗等@@。PPII为@@电感器产生的损耗@@@@。Pother为@@电容器的@@ESR导致的损耗等其他损耗@@。
因工作条件和@@@@IC性能而@@异@@，PPI有时可占整体功耗@@PDC-DC的大约@@50%。因此@@，其对于功率电感器的效率@@影响较大@@@@，需具备@@低损耗的特性@@。
图@@3-2-3 电源负载电阻功耗的具体内容@@
如以下公式所示@@，电感器损耗@@PPI可由@@DC损耗和@@@@AC损耗两个部分表示@@。DC损耗表示因直流电流而@@产生的损耗@@@@，而@@AC损耗则表示因交流电流而@@产生的损耗@@@@。DC损耗表示因直流电流而@@产生的线圈导体的损耗@@，因此@@与@@Rdc（直流电阻@@）成正比@@。另一方面@@，AC损耗则与@@Rac（交流电阻@@）成正比@@，除因交流电流而@@产生的线圈导体的损耗外@@，还包括被称为@@铁耗的芯材损耗@@。此外@@，频率变高时@@，导体损耗还会因为@@趋肤效应呈增加趋势@@。此处提到的@@Rac以下述公式表示@@@@。Racspan style="font-size: 13px;">1表示因趋肤效应而@@增加的导体电阻成分@@，Rac2则表示因芯材而@@产生的电阻成分@@。
图@@3-2-4 电感器损耗@@的具体内容@@
图@@3-2-5为@@相对于负载电流的@@AC损耗和@@@@DC损耗的示意图@@@@。流过电感器的电流的@@AC成分取决于输入@@、输出电压和@@频率@@。因此@@，即@@使负载电流发生变化@@@@，AC损耗量@@也不会出现较大@@的变化@@。另一方面@@，DC损耗的产生则与负载电流的平方成正比@@@@。低负载@@时@@电流较小@@@@，因此@@DC损耗也较小@@@@，而@@负载电流增加时@@，DC损耗也将大幅增加@@。因此@@，在@@低负载@@范围内@@AC损耗将起决定性作用@@，而@@在@@高负载范围内@@，DC损耗则起决定性作用@@。
图@@3-2-5 低负载@@、高负载下的决定性损耗@@
接下来@@，将通过仿真实验验证功率电感器的电感@@、Rdc、Rac发生变化@@时将对效率@@产生怎样的影响@@。设定仿真实验的条件时@@，将移动设备@@中@@使用的降压转换器作为@@假设@@。
图@@3-2-6 通过仿真实验进行的效率@@评估@@
图@@3-2-7为@@将@@Rdc从@@0.01变到@@2.0Ω的过程中@@效率@@的变化结果@@。低负载@@时@@Idc较小@@，因此@@即@@使@@Rdc发生变化@@，效率@@也基本保持不变@@。然而@@@@，由于@@高负载时@@Idc较大@@，因此@@Rdc的变化将对效率@@产生较大@@的影响@@@@。
图@@3-2-7 Rdc对效率@@的影响@@
接下来@@，将显示将@@Rac从@@0.1变到@@10Ω的过程中@@效率@@的变化结果@@。由于@@Rac会影响@@AC损耗量@@，因此@@在@@@@AC损耗起决定性作用的低负载@@情况下@@，Rac将对效率@@产生较大@@的影响@@。但在@@高负载情况下@@，随着@@Idc的增加@@，DC损耗将起决定性作用@@，因此@@即@@使@@Rac发生变化@@，效率@@也基本保持不变@@。
图@@3-2-8 Rac对效率@@的影响@@
最后显示将电感从@@@@0.22μH变到@@2μH的过程中@@效率@@的变化结果@@。同@@Rac一样@@，电感也会对@@AC损耗量@@产生影响@@。因此@@，电感虽然会在@@低负载@@时@@对效率@@产生较大@@的影响@@，但在@@高负载时却基本不会产生影响@@。
图@@3-2-9 电感对效率@@的影响@@@@
电感之所以会影响@@效率@@@@，是因为@@流过电感器的电流的@@@@AC成分取决于电感@@。三角波电流的斜率与电感的倒数成正比@@@@。因此@@，电感越大@@，电流振幅就越小@@@@，AC损耗也随之减少@@。
图@@3-2-10 电感影响效率@@的理由@@
综上所述@@，为@@了抑制电感器损耗@@@@，电感器需具备@@低负载@@时@@低@@Rac、高电感@@，高负载时低@@Rdc的重要特性@@。
图@@3-2-11 电感器需具备@@高效率@@的特性@@
3.3 纹波电压@@
第@@二个重要特性@@是纹波电压@@@@。纹波电压@@是指输出电压中@@含有的微量的电压变动成分@@。这些电压变动与开关频率同@@步发生@@。理想情况下的纹波电压@@为@@零@@。这是因为@@@@，如果纹波电压@@变动较大@@并低于负载端的系统最低工作电压@@，将会导致系统运作出现异常@@。近年@@，DC-DC转换器的低电压@@、大电流化正呈发展趋势@@，因此@@有必要为@@其提供更加稳定的电压@@。
图@@3-3-1 什么是@@纹波电压@@@@
和@@验证效率@@时一样@@@@，下面将就电感的变化对纹波电压@@产生的影响进行调查@@。
图@@3-3-2 通过仿真实验进行的纹波电压@@评估@@
通过图@@@@3-3-3，可知电感越高@@@@，纹波电压@@的抑制效果就越好@@。如第@@@@2章@@中@@@@所述@@，电感越高@@，流过电感器的纹波电流就越能得到抑制@@，因此@@输出的纹波电压@@也会随之减少@@。须注意的是@@，电感会因直流叠加特性而@@下降@@。使用直流叠加特性较差的@@188足彩外围@@app 会导致电感下降@@、纹波电压@@增加@@。因此@@，很显然在@@进行选择时要确保@@Isat大于负载电流@@。
图@@3-3-3 纹波电压@@和@@电感@@
3.4 负载响应@@
最后一个重要特性@@是负载响应@@@@。DC-DC转换器提供一定的输出电压@@，但此时流过负载的电流@@会根据应用领域随时发生变化@@@@。电流急剧变化时@@，输出电压会一时间上升或@@下降@@。这一电压变动与电感成正比@@产生@@，因此@@功率电感器的性能将产生较大@@的影响@@。该电压变动和@@恢复设定电压所需的时间被称为@@负载响应@@特性@@，电压变动量较小@@@@、可短时间内恢复设定电压的特性通常被认为@@是良好的负载响应@@特性@@。和@@之前所述的纹波电压@@一样@@@@，该性能对于重视提供稳定电压的@@DC-DC转换器来说是极为@@重要的@@。
图@@3-4-1 什么是@@负载响应@@@@
下面将使用@@DC-DC转换器的评估板@@，分别对各电感的负载响应@@特性进行评估@@。
图@@3-4-2 通过评估板进行的负载响应@@特性评估@@
通过测量结果@@，可知负载电流增减时输出电压会发生变动@@。并且@@，由于@@负载响应@@特性会因功率电感器的电感而@@产生@@，因此@@电感较低时输出电压的变动将变小@@，从@@而@@可获得较好的负载响应@@特性@@。
图@@3-4-3 负载响应@@和@@电感@@
3.5 与功率电感器的关系@@
在@@3.1～3.4中@@，已针对@@DC-DC转换器的重要特性@@@@——“效率@@”、“纹波电压@@”、“负载响应@@”阐明了功率电感器需要具备@@的特性@@。然而@@@@，使用高电感@@的@@188足彩外围@@app 虽然可以改善效率@@和@@纹波电压@@@@，但负载响应@@也将随之下降@@。并且@@，电感增大时@@，还存在@@@@Rdc和@@Rac也随之增加的问题@@。如上所述@@，功率电感器的各种特性条件不可同@@时满足@@，因此@@需要配合个别的工作条件和@@需求@@，在@@选择功率电感器时进行权衡@@。
村田已在@@网@@站中@@公开了@@“DC-DC转换器设计支持工具@@”，可帮助您选择功率电感器@@。通过使用该工具@@，可在@@进行选择时将本章@@中@@@@说明的@@DC-DC转换器的重要特性@@@@纳入考量@@。在@@第@@@@4章@@中@@@@，将针对该工具及选择功率电感器的案例进行介绍@@。
图@@3-5 功率电感器的必要特性总结@@