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怎么选择BUCK降压电源的电感?

工程师看海 来源:硬件工程师看海 作者:硬件工程师看海 2021-02-04 17:24 次阅读

原文来源 :硬件工程师看海欢迎关注公众号:硬件工程师看海

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电源以其高效率的优点是其必然的选择。

在设计BUCK电路时,如何选择电感是一个值得深入思考的问题。虽然IC商会有电感选型推荐,但在满足性能需求的基础上选择最合适的电感,是一个硬件工程师的基本素养,否则硬件工程师就会变成抄图工程师。

下面介绍如何选择DCDC BUCK降压电源的功率电感

公众号后台回复:BUCK仿真文件可以得到仿真源文件

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过头来看这篇文章

BUCK电路详细原理

电感参数有哪些?怎么选择电感?

了解完BUCK基本原理以及电感的4大参数,我们就可以回过头来分析电感选型的过程了。

选型的分析是根据下面的公式,公式的推导过程非常简单,在BUCK电路详细原理中有详细介绍,

  1. 电感值

负载电路是1A,纹波系数a按30%来看则,I=2*0.3=0.6A

电感值通常要留一定余量比如20%-30%,我们暂取20%,则电感选取2.4mH,实际比较接近的电感值为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时电流纹波的大小,见下图。

图中红色为输出电压,绿色为输出电流(1mV=1mA),可以看到在电感选取为2.2mH时,纹波电流大约为0.28*2=0.56A,接近Iout*30%=0.6A;而增加电感到4.7uH时电流纹波就小很多,大约为0.13*2=0.26A,只有大约13%。

  1. 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高大约20%-30%,通常我们对于Isat更敏感,实际选择的Isat要大于2.3*1.25=2.86A。

  1. 自谐振频率

理想电感的阻抗随着频率增加而增加,而实际电感具有直流电阻和寄生电容,在低频处呈现感性,在高频处呈现容性。这个转折频率就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开它的工作频率,通常而言这个自谐振频率要远高于开关频率,一般可以以10倍频率作为参考,也就是说开关频率要低于谐振频率的10%。

  1. 直流电阻DCR

直流电阻最主要的就是影响BUCK电路的效率,大的DCR会引起热损,尤其是在重载情况下,对于DCR具体的选择没有特殊要求,基本是越小越好。

根据以上介绍,我们就可以选出一个合适的电感了。

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