怎么選擇BUCK降壓電源的電感？

時間：2021-07-21 00:51:30

關鍵字： BUCK 電源電感

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[導讀]當今的消費電子產(chǎn)品越來越趨向于小型化、集成化，功能也越來越多，對于續(xù)航的要求自然越來越嚴格，BUCK電源以其高效率的優(yōu)點是其必然的選擇。

當今的消費電子產(chǎn)品越來越趨向于小型化、集成化，功能也越來越多，對于續(xù)航的要求自然越來越嚴格，BUCK電源以其高效率的優(yōu)點是其必然的選擇。
在設計BUCK電路時，如何選擇電感是一個值得深入思考的問題。雖然IC商會有電感選型推薦，但在滿足性能需求的基礎上選擇最合適的電感，是一個硬件工程師的基本素養(yǎng)，否則硬件工程師就會變成抄圖工程師。

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頭來看這篇文章。
BUCK電路詳細原理
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)，我們就可以回過頭來分析電感選型的過程了。

選型的分析是根據(jù)下面的公式，公式的推導過程非常簡單，在BUCK電路詳細原理中有詳細介紹，

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“栗子”：
假定BUCK的輸入是10V輸出是5V，負載是2A的電流需求，開關頻率在2Khz，那么求電感值及其Isat參數(shù)。

電感值

負載電路是1A，紋波系數(shù)a按30%來看則，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，實際比較接近的電感值為4.7mH。
但是為了理解電感值對電流紋波的影響，我們分別對比下2.2mH和4.7mH時電流紋波的大小,見下圖。
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,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%，通常我們對于Isat更敏感，實際選擇的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它的工作頻率，通常而言這個自諧振頻率要遠高于開關頻率，一般可以以10倍頻率作為參考，也就是說開關頻率要低于諧振頻率的10%。