电源系列4：一文学会选择BUCK降压电路电感
时间：2023-04-11 18:07:00
原文来自微信官方账号:工程师看海
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当今的消费电子产品越来越趋向于小型化、集成化，功能也越来越多，对于续航的要求自然越来越严格，BUCK其高效率的优势是电源的必然选择。
在设计BUCK如何选择电感是一个值得深入思考的问题。IC商会推荐电感选型，但在满足性能需求的基础上选择最合适的电感是硬件工程师的基本素质，否则硬件工程师会成为抄图工程师。
以下是如何选择DCDC BUCK降压电源的功率电感。
在选择电感之前，我们首先要知道BUCK电路的基本原理，以及电感的基本参数，一定要先看完下面的文章再回头看这篇文章。
了解完BUCK我们可以回顾电感选型的基本原理和四个参数。
根据以下公式对选型进行分析，公式的推导过程非常简单，在BUCK详细介绍了电路的详细原理，
a是电流纹波系数，或纹波率。
上面的公式稍微变形就可以得到下面的公式
举个栗子：
假定BUCK的输入是10V输出是5V，负载是2A开关频率为2Khz，然后求电感值及其Isat参数。
- 电感值
负载电路是1A，按30%看纹波系数a，I=2*0.3=0.6A
电感值通常需要留下一定的余量，如20%-30%，我们暂时取20%，然后选择20%.4mH，实际接近的电感值为4.7mH。
但是为了理解电感值对电流纹波的影响，我们分别对比下2.2mH和4.7mH见下图。
图中红色为输出电压，绿色为输出电流(1)mV=1mA），可以看出，电感选择为2.2mH当纹波电流为0.28*2=0.56A，接近Iout*30%=0.6A；并将电感增加到4.7uH电流纹波要小得多，大约是0.13*2=0.26A,只有13%左右。
- 饱和电流
流过电感的峰值电流
Isat要大于2.3A，一般建议Isat要比Imax大约20%-30%，通常对我们来说Isat更敏感，实际选择Isat要大于2.3*1.25=2.86A。
- 自谐振频率
随着频率的增加，理想电感的阻抗增加，而实际电感具有直流电阻和寄生电容，在低频和高频中呈现感性。这种转折频率是电感的自谐振频率。如下图所示，我们需要让电感的自谐振频率避免其工作频率。一般来说，这种自谐振频率远高于开关频率，一般可以参考10倍频率，即开关频率低于谐振频率的10%。
- 直流电阻DCR
直流电阻最重要的是影响BUCK电路效率高DCR它会引起热损伤，特别是在重载的情况下DCR具体选择没有特殊要求，越小越好。
根据以上介绍，我们可以选择合适的电感。
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