パワーインダクタの選択はコツです

実際の電源設計では、パワーインダクタの選択が特に重要です。 DC-DCコンバータにおいて、インダクタはicに次いで重要な部品です。 適切なインダクタを選択することで、より高い変換効率を得ることができます。 インダクタの選択に使用される主なパラメータは、インダクタンス値、定格電流、直流抵抗などです。パワーインダクタの定格電流を選択する場合、インダクタの仕様に従って、2つのタイプの定格があることがわかります。インダクタの電流について、これら 2 つの定格電流の定義は何ですか?また、インダクタを選択する際に適切な電流パラメータをどのように選択する必要がありますか?
2つの定格電流の説明
1. 加熱電流
DC-DC回路では電流が流れると一定の電力（銅損＋磁気損失コアロス）が消費され、インダクタの温度が上昇します。 一般に、インダクタの動作温度には一定の範囲があります。たとえば、インダクタの許容動作温度: -40 度 - + 125 度、周囲温度: -40 度 - + 85 などです。程度 。 インダクタが特定の温度範囲内で正常に動作するように、インダクタメーカーは「インダクタ温度の上昇に基づいた定格電流」、つまり加熱電流を提供します。 このパラメータの制限値は、インダクタに対する電流の熱影響に従って定義されます。 ほとんどの企業のインダクタのマニュアルでは、電流は Idc(DC 電流) で表されます。
加熱電流は、自然対流冷却条件下でインダクタの温度が 40 度に上昇したときにインダクタを通過する電流の値として定義されます。
加熱電流の定義はメーカーによって若干異なる場合があります。 デバイスを選択する際は、データ表の下にある注記を詳細に参照してください。
注: AC 電流の評価がはるかに複雑な場合、DC 電流はインダクタの鉄損を引き起こさないため、加熱電流の評価は通常 DC 電流で行われます。
2. 飽和電流
インダクタのDC電流が増加すると、インダクタンスの透磁率の値が徐々に減少するため、インダクタンス値は徐々に減少します。 インダクタメーカーの定格電流は、インダクタ値の低下度合いに基づいています。 「インダクタ値の変化率に基づく定格電流」、つまり飽和電流では、ほとんどのインダクタメーカーは、インダクタ値が20%低下したときにインダクタに流れるDC電流を定格電流として使用しています。 次の図は、Wurth のインダクタのインダクタンス値と電流を示しています。 インダクタンス仕様は、飽和電流をインダクタンス値が10%低下したときの電流値、つまり16.6Aに設定しています。 飽和電流をインダクタンスが20%低下するときの電流値にすると約18.2Aとなります。
設計における定格電流の選択方法
加熱電流は、評価されたインダクタの熱効果です。 このパラメータを超えて使用すると、インダクタが過熱します。
飽和電流はインダクタンス値の減少を指標とした定格電流です。 スイッチング電源の場合、この範囲外で使用した場合、リップル電流の増加によりICの制御が不安定になる場合があります。
したがって、実際の使用においては、簡単に言えば、２つの電流値の小さい方を設計限界として選択するのが一般的である。 たとえば、次の図の 4 つの PLUSE インダクタの Irated は、加熱電流と飽和電流のうち比較的小さい方が定格電流となります。 (PA1513.321 デバイスに注目してください。Irated が 45A ではないのはなぜですか?パルス飽和電流はインダクタンスの 20% 低下として定義されており、41A はインダクタンスの 10% 低下にすぎないことに注意してください。)
システムの信頼性を高めるため、実際の設計では20%以上のディレーティングで使用するのが一般的です。