電感是dc-dc轉(zhuǎn)換器中重要的元件之一，其主要功用是將輸入電壓平滑化并傳遞給負(fù)載，同時(shí)還可以將電容和開(kāi)關(guān)管之間的電荷平衡。優(yōu)化電感設(shè)計(jì)可以提高dc-dc轉(zhuǎn)換器的效率，減少功率損耗、減小尺寸和成本、提高可靠性，本文將從七個(gè)方面對(duì)電感優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。
選擇合適的磁芯材料
磁芯材料可以影響電感的性能指標(biāo)，如感值、負(fù)載電流和諧振頻率等。一般情況下，擁有高磁導(dǎo)率、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和低損耗的材料是首選。如鐵氧體、鎳鋅鐵氧體等，這些材料可以滿足大多數(shù)dc-dc轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)要求。
選擇合適的線圈包覆
線圈包覆材料的選擇可以影響電感的感值、負(fù)載電流和誤差等指標(biāo)。一般情況下，選用耐高溫、絕緣性好、強(qiáng)度高的材料進(jìn)行包覆更為合適。常用的包覆材料有尼龍、聚酰亞胺薄膜等。
選擇合適的線徑和匝數(shù)
線徑和匝數(shù)的選擇直接影響電感的感值、電阻和負(fù)載電流。線圈線徑過(guò)大，將影響高頻性能；線徑過(guò)小，將導(dǎo)致電阻過(guò)大，影響效率。在匝數(shù)選擇上，需要盡量降低內(nèi)阻，同時(shí)保證電感的感值不會(huì)超出范圍。
選擇合適的電流密度
電流密度是指電流通過(guò)線圈時(shí)，單位截面積內(nèi)的電流強(qiáng)度。過(guò)高的電流密度會(huì)導(dǎo)致線圈溫度升高、增加損耗，影響電感的性能指標(biāo)。通常，電流密度選擇在200 a/cm2左右比較合適。
優(yōu)化設(shè)計(jì)尺寸
dc-dc轉(zhuǎn)換器中，電感的尺寸也會(huì)影響轉(zhuǎn)換器的效率，比如自感或互感電感的裸線圈長(zhǎng)度、寬度和高度等。一般來(lái)說(shuō)，比例適當(dāng)?shù)男〕叽缇€圈更有利于提高轉(zhuǎn)換器的效率。
提高線圈和pcb板的匹配性
線圈和pcb板的匹配性也會(huì)影響轉(zhuǎn)換器的效率和性能。通過(guò)進(jìn)一步分離電感和pcb板、合理布局線圈，減小線圈內(nèi)部損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。
綜合考慮wpt設(shè)計(jì)方案
針對(duì)某些無(wú)線充電設(shè)備，需要考慮電感在空氣和線圈之間的諧振頻率及線圈和天線的匹配問(wèn)題，提高轉(zhuǎn)換器的效率與傳輸距離。采用諧振式wpt可以將傳輸效率提高至95%以上，可以滿足實(shí)際應(yīng)用要求。
綜上所述，優(yōu)化電感設(shè)計(jì)可以提高dc-dc轉(zhuǎn)換器的性能、降低成本，提高可靠性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要綜合考慮磁芯材料、線圈包覆、線徑和匝數(shù)、電流密度、優(yōu)化設(shè)計(jì)尺寸、提高線圈與pcb板匹配性以及綜合考慮wpt設(shè)計(jì)等相關(guān)因素，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和要求進(jìn)行選擇，同時(shí)需要不斷優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，以提高轉(zhuǎn)換器的整體性能和效率。