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當今的消費電子產品越來越趨向于小型化、集成化,功能也越來越多,對于續航的要求自然越來越嚴格,BUCK電源以其高效率的優點是其必然的選擇。
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,否則硬件工程師就會變成抄圖工程師。
公眾號后臺回復:BUCK仿真文件可以得到仿真源文件
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,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,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,
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電感值
負載電路是1A,紋波系數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%。
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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。
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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,在低頻處呈現感性,在高頻處呈現容性。這個轉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%。
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直流電阻DCR
直流電阻最主要的就是影響BUCK電路的效率,大的DCR會引起熱損,尤其是在重載情況下,對于DCR具體的選擇沒有特殊要求,基本是越小越好。
根據以上介紹,我們就可以選出一個合適的電感了。
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