怎么選擇BUCK降壓電源的電感？

時(shí)間：2021-07-21 00:51:30

關(guān)鍵字： BUCK 電源電感

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[導(dǎo)讀]當(dāng)今的消費(fèi)電子產(chǎn)品越來(lái)越趨向于小型化、集成化，功能也越來(lái)越多，對(duì)于續(xù)航的要求自然越來(lái)越嚴(yán)格，BUCK電源以其高效率的優(yōu)點(diǎn)是其必然的選擇。

當(dāng)今的消費(fèi)電子產(chǎn)品越來(lái)越趨向于小型化、集成化，功能也越來(lái)越多，對(duì)于續(xù)航的要求自然越來(lái)越嚴(yán)格，BUCK電源以其高效率的優(yōu)點(diǎn)是其必然的選擇。
在設(shè)計(jì)BUCK電路時(shí)，如何選擇電感是一個(gè)值得深入思考的問(wèn)題。雖然IC商會(huì)有電感選型推薦，但在滿足性能需求的基礎(chǔ)上選擇最合適的電感，是一個(gè)硬件工程師的基本素養(yǎng)，否則硬件工程師就會(huì)變成抄圖工程師。

下面介紹如何選擇DCDC BUCK降壓電源的功率電感。
在選擇電感之前，我們首先要知道BUCK電路的基本原理，以及電感的基本參數(shù)，一定要先看完下面的文章再回過(guò)頭來(lái)看這篇文章。
BUCK電路詳細(xì)原理
電感參數(shù)有哪些？怎么選擇電感？
了解完BUCK基本原理以及電感的4大參數(shù)，我們就可以回過(guò)頭來(lái)分析電感選型的過(guò)程了。

選型的分析是根據(jù)下面的公式，公式的推導(dǎo)過(guò)程非常簡(jiǎn)單，在BUCK電路詳細(xì)原理中有詳細(xì)介紹，

a是電流紋波系數(shù)，或者紋波率。
上面的公式稍微變形就可以得到下面的公式

舉個(gè)“栗子”：
假定BUCK的輸入是10V輸出是5V，負(fù)載是2A的電流需求，開(kāi)關(guān)頻率在2Khz，那么求電感值及其Isat參數(shù)。

電感值

負(fù)載電路是1A，紋波系數(shù)a按30%來(lái)看則，I=2*0.3=0.6A

電感值通常要留一定余量比如20%-30%，我們暫取20%，則電感選取2.4mH，實(shí)際比較接近的電感值為4.7mH。
但是為了理解電感值對(duì)電流紋波的影響，我們分別對(duì)比下2.2mH和4.7mH時(shí)電流紋波的大小,見(jiàn)下圖。
圖中紅色為輸出電壓，綠色為輸出電流（1mV=1mA），可以看到在電感選取為2.2mH時(shí),紋波電流大約為0.28*2=0.56A，接近Iout*30%=0.6A；而增加電感到4.7uH時(shí)電流紋波就小很多，大約為0.13*2=0.26A,只有大約13%。

飽和電流

流過(guò)電感的峰值電流

Isat要大于2.3A，一般建議Isat要比Imax高大約20%-30%，通常我們對(duì)于Isat更敏感，實(shí)際選擇的Isat要大于2.3*1.25=2.86A。

自諧振頻率

理想電感的阻抗隨著頻率增加而增加,而實(shí)際電感具有直流電阻和寄生電容，在低頻處呈現(xiàn)感性,在高頻處呈現(xiàn)容性。這個(gè)轉(zhuǎn)折頻率就是電感的自諧振頻率，如下圖所示，我們需要讓電感的自諧振頻率避開(kāi)它的工作頻率，通常而言這個(gè)自諧振頻率要遠(yuǎn)高于開(kāi)關(guān)頻率，一般可以以10倍頻率作為參考，也就是說(shuō)開(kāi)關(guān)頻率要低于諧振頻率的10%。