直流－直流電壓轉(zhuǎn)換器具有集成電感器的優(yōu)點(diǎn)（和缺點(diǎn)）

圖3：Enpirion的PowerSoCs摻入完整開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，包括電感器，在單一封裝中。

所述PowerSoC代表所需的輸入和輸出濾波的外部電阻器和電容器一個(gè)完整的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓溶液分開(kāi)。該裝置工作在1 MHz的頻率，以降低電感器的尺寸，并可以以高達(dá)15所述的從一個(gè)4.5-13.2 V輸入提供0.75-3.3訴所述EN23F2Q1工作在約90%以3.3 V和6。圖4的輸出電流的效率示出調(diào)節(jié)器的示意圖。

Altera的Enpirion公司PowerSoC示意圖

圖4：Enpirion公司PowerSoC的示意圖。

德州儀器(TI)還提供了一個(gè)集成的電源解決方案，TPS84A20。該產(chǎn)品結(jié)合了功率MOSFET，電感器和無(wú)源器件在低輪廓，QFN封裝創(chuàng)建10開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。 TI解釋說(shuō)，解決方案消除了兩個(gè)電感器的選擇和環(huán)路補(bǔ)償過(guò)程。

的10×10×4.3毫米QFN封裝是權(quán)利實(shí)現(xiàn)大于95%的效率。該器件工作在2.95-17 V輸入，以高達(dá)10 A.供應(yīng)0.6-5.5 V

了解權(quán)衡

同時(shí)集成電感功率模塊是節(jié)省空間的解決方案中，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)當(dāng)為不可避免的權(quán)衡來(lái)制備。

一個(gè)主要的缺點(diǎn)是效率損失。為了縮小電感鞋拔子器件放入包中，該裝置具有較高的頻率來(lái)操作。較高的開(kāi)關(guān)頻率將導(dǎo)致更大的功率損失，需要更多的電路板空間或散熱器消散多余的熱量和/或有限的功率輸出。開(kāi)關(guān)損耗以更大的頻率，由于每單位時(shí)間的恒定能量切換事件的大量增加。對(duì)于同類(lèi)器件的效率成本大約是百分之一的頻率每個(gè)100 kHz的增長(zhǎng)(盡管一些最新的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器已通過(guò)在制造過(guò)程中采用最新的工藝技術(shù)削減該效率成本)。

一個(gè)集成的電感器的另一缺點(diǎn)源于以下事實(shí)：這些微小的電感器不使用的固體核心(和隨后描述為“空芯”，圖5)。芯的類(lèi)型有多少能量的給定電感可以存儲(chǔ)，因?yàn)樗怯呻姼衅骷葷饪s物和包含所述磁場(chǎng)的介質(zhì)一個(gè)顯著效果 - ，其存儲(chǔ)能量 - 通過(guò)在繞組上的電壓產(chǎn)生的。

伍爾特電子空氣芯電感器的圖像

圖5：空芯電感在高頻比鐵芯裝置更有效。 (伍爾特電子提供)

繞組的數(shù)目的組合，音量和芯的類(lèi)型上設(shè)置的磁場(chǎng)的存儲(chǔ)的強(qiáng)度，因此能量的上限。例如，具有低“磁阻”(類(lèi)似于電路電阻)的芯可以支持相對(duì)高密度的磁場(chǎng)，而相同尺寸的芯具有高磁阻只能支持一個(gè)較低的密度磁場(chǎng)。

固體鐵芯具有低磁阻所以能夠儲(chǔ)存能量的合理數(shù)量，但達(dá)到的上限，由于他們“飽和”快的事實(shí)。粉末狀鐵芯還具有低的磁阻并飽和相比難以固亞鐵芯，但是更昂貴。此外，這兩種類(lèi)型的與工作頻率亞鐵芯變化的電感，和作為頻率爬升損失增加。

一個(gè)空心電感的電感不隨頻率變化，這是比鐵芯的設(shè)備更有效，尤其是在高頻率。這些設(shè)備還產(chǎn)生更少的失真，但空氣只支持一個(gè)低密度磁場(chǎng)所以與亞鐵核心為繞組和大小的給定數(shù)量的一個(gè)裝置相比儲(chǔ)能較差。這種弱點(diǎn)是通過(guò)在較高的頻率下操作處理到一定程度。

或許最大的權(quán)衡，在集成開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)所使用的空芯電感是，電磁干擾(EMI)變成更大的問(wèn)題，因?yàn)樵撔緵](méi)有配備亞鐵鐵心的閉合磁場(chǎng)并且因此允許雜散輻射逸出。所述EMI挑戰(zhàn)是由于高頻操作進(jìn)一步增加。一些制造商試圖減輕由嵌合屏蔽問(wèn)題，但此增加了設(shè)備的成本，并增加其尺寸[2]。

最后一個(gè)折衷的集成電感器的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器是電感的選擇可以被限制，限制的范圍為設(shè)計(jì)師來(lái)優(yōu)化調(diào)節(jié)，以適應(yīng)最終產(chǎn)品的操作參數(shù)。

創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)

電感起著一個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的操作了關(guān)鍵作用，但其物理尺寸已經(jīng)普遍防止融入否則完整的電源解決方案，以模塊化的形式從主流芯片供應(yīng)商。這種缺乏電感整合使得開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)更復(fù)雜，特別是當(dāng)相對(duì)于線(xiàn)性穩(wěn)壓器。

然而，較高的頻率操作，并巧妙的設(shè)計(jì)使一些供應(yīng)商開(kāi)拓收縮電感，以便它可以與功率模塊的其余部分被集成到一個(gè)合理的緊湊的封裝。通過(guò)使用這些包，設(shè)計(jì)工程師能夠開(kāi)發(fā)一個(gè)產(chǎn)品的電源時(shí)，以消除電感選擇過(guò)程和相關(guān)的環(huán)路補(bǔ)償。然而，容納電感器放入包中確實(shí)引入了一些取舍，包括效率降低，有限的選擇，和更大的EMI挑戰(zhàn)。