Buck电感的计算

上期回顾：DC-DC变换器FB分压电阻设计

本期内容

Buck 线路中，电感的设计是一个关键要点，它与系统的效率、输出纹波电压和环路稳定息息相关。那么我们该如何计算 Buck 电感呢?

今天 MPS 工程师就用实例来讲解 Buck 电感的计算步骤，并提供一个实用工具，让你轻松得到想要的电感感值!

首先来看一下 Buck 的工作原理，按照上管 Q1 工作状态，分2个过程：Q1 开通时候，电感电流上升，电感储能，同时对输出电容充电;Q1 关断时候，电感电流下降，电感释放能量。

我们可以根据电感两端电压与电流关系式：V=L*di/dt，得出电感感值 L 的计算式。

以上管开通电感储能时的状态来分析：电感两端电压=Vin-Vo， di 即为电感电流峰峰值 ∆iL，通常取输出最大电流 IOUT 的10%~60%。dt 为上管开通时间，即 D*T。

为了兼顾输出纹波电压和效率，设计电感感量时候，通常让系统在满载时候进入 CCM(电感电流连续)模式，轻载时候进入 DCM(电感电流断续)模式。CCM 模式下，由于电感纹波电流较小，输出纹波电压较低。在 DCM 模式下，IC 通常会进入降频模式，工作频率降低，从而提升了轻载效率。

来看一下电感规格书，以 MPS 一颗一体成型1.2uH电感为例。感量L是在一定工作频率下测得的，通常是100kHz，频率增加，感量会减小。

IR 是电感温升电流，ISAT 是饱和电流，通常温升电流会略低于饱和电流。选取的 IR 不仅要大于满载时峰值电流 Ipk，同时要考虑在过流或短路时电感不能进入饱和，即 IR 要大于 DCDC 定义的限流保护点。

我们选取一颗 DCDC MPQ2314，规格书中定义了过流保护点，典型值是4A。而在满载2A时，测试到电感峰值电流是2.58A，过流保护点3.36A，这个是由于 OCP 点分布有上下限分布造成的。选取电感 IR 应大于4A，并留20%以上的余量。

直流阻抗 Rds 也称作 DCR，与电感的导通损耗直接相关，选取电感时候，DCR 越小，效率和温升效果会越好。铜损占电感损耗的大部分，磁损与工作频率，磁芯特性相关，频率越高，磁损越大。

我们知道，增大电感，可以有效减小电感纹波电流，从而减小输出纹波电压。但是，相同的磁芯，感量增加时，DCR 会变大，饱和和温升电流会减小，所以需要折中考虑再选择。

选用电感的时候，尽量靠近理论计算值，同时要计算出电感的峰值电流，以好确认电感的饱和/温升电流。推荐电感采用带磁屏蔽的封装，这样产生的噪声小，同时 EMC 性能较好。

现在 MPS 最新上线的电感在线选型工具 (文末“阅读原文”可直达)，只要输入应用规格，即可轻轻松松得到您想要的电感感值，并附加合适的电感型号。

审核编辑：汤梓红