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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,
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%。
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。
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%。
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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