耦合電感技術的優勢

 (式4)

　　使用較熟悉、較方便的參數，可根據參考文獻得出式4的品質因數(FOM)9。

   (式5)

　　式5表示FOM適用于特定的占空比D范圍：，其中系數k在范圍內變化。

　　圖4所示為整個占空比范圍內，不同相數下電流紋波的減小。繪制電流紋波曲線時，假設為理想耦合，L值相同。很明顯，增加耦合相數比較有利。

　　注意，對于采用分立元件的一般方案，針對給定輸出電流正確增加相數是一種在成本、尺寸方面都很有優勢的方法。對于在單芯片集成多個開關相的商用化集成方案，也非常具有吸引力。

　　圖4也標記了一個特殊的占空比：D = 0.15，對應于實際例子V_O = 1.8V，V_IN = 12V。該條件繪制成圖5所示曲線，表明耦合系數ρ = Lm/Lk對抵消電流紋波的影響。觀察圖4，D = 0.15時，分立電感的歸一化電流紋波大約為0.5，如圖5紅色曲線所示。相同條件下，如果耦合系數非常低，4相耦合電感具有相同的電流紋波;隨著耦合系數增大，電流紋波大幅減小，見圖5。注意，電流紋波在開始下降非常快，在耦合系數較大時達到平坦，建議耦合系數大約為3至5。利用這種方法，可實現最大程度的電流紋波抵消。

設計要點

　　假設我們從采用分立電感的多相降壓轉換器開始設計，目標是利用耦合電感提高系統性能。如果當前的分立電感設計具有合理的電流紋波，轉換器效率也滿足客戶要求。對于耦合系數相對實用的4相降壓轉換器，從式5得到的預期FOM曲線如圖6所示。

　　觀察圖6，D確定在大約0.15，可將FOM = 4作為設計目標。圖7所示為得到的電流紋波：紅色曲線表示分立電感L的初始電流紋波;兩條曲線表示不同耦合系數下L的電流紋波;最后兩條曲線表示L/4時的電流紋波。與預期一樣，D大約為0.15時，分立電感L和耦合電感L/FOM = L/4的電流紋波相當。

　　注意，根據應用的不同，目標占空比范圍可能不同，所選FOM可能高于D≈0.15時的數值。對于典型設計，選擇FOM = 4，其中利用50nH耦合電感代替210nH高效分立電感，如圖3所示。正如預期，小得多的電感值必須滿足飽和電流指標要求，所以耦合電感尺寸比傳統方案小得多。選項FOM = 4也使瞬態條件下的電流擺率提高4倍，所以輸出電容可減小大約4倍。

　　上述設計過程可應用到任意相數。注意，所選FOM不一定單單為了改善瞬態性能。根據應用條件和客戶要求優先級的不同，可折中選擇FOM，例如直接減小電流紋波，進而降低電路各處的傳導損耗。例如，選擇FOM = 4時，可以只將電感值降低2.6倍(同時也減小了提高的瞬態性能)，使電流紋波減小、效率提高1.5倍。

　　隨著耦合電感進入不同的電源應用領域，毫無疑問將有許多不同客戶從該專有技術中受益。

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