BUCK电路电感选择和计算

1、BUCK 电路电感选择和计算电感参数的电流愈当导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线 的磁通量与产生此磁通的电流成正比。当电感中通过直流电流时，其周围只呈现 固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈 现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁感应定律来分析，电感则是电流通 过线圈产生的磁通量储存在铁心中存储能量（二LI）,当通过线大时磁通量也相对愈大,即代表储存的能量越大。如图1中，开关导通时间段，电感L内的电流逐渐增加，当导通结束后，进 入截止时间段，这时候由于L内的电流达到最大值，电感中的电流不能突变，所 以,继续有电流流过,当截止时间结束后,电感中的电流达到最小值,重新开始 新的周期。电感就是通过这种在周期中的导通时间，将能量储存在磁场内，并在断开时将所储存的能量提供给负载来工作。图1.电感在DC-DC Buck电路中的应用，工作在连续电流模式下。电感两端的电压可以突变但电流不会突变。由于电感中变化磁场 会对周边产生电磁辐射，对周边敏感组件产生干扰，因此屏蔽是首先 需要考虑的，屏蔽的电感最主要就对外辐射少，但是尺寸比较大，价 格也

2、贵。非屏蔽的电感则可以做的很小，电流也可以做的很大，价格也便宜。如果设计中问题辐射是关键因素，屏蔽电感还是首选。当电流流过时，电感的温度会上升，交流纹波(AC ripple)会导致磁芯损 耗，而直流电流会导致感应系数下降。稳态状况下直流电流Irms引起电感温度 上升20-40摄氏度，这也是电感功耗的主要参考。另外，也有将Irms归类成输 出电流或开关模块的平均电流。功耗有两部分组成，已是由Irms部分计算的直 流损耗P=I2R和AC纹波电流引起的磁芯损耗。电感选择示例buck 转换电路为例说明滤波电感的设计方法。这是常用的降压调节电路， 以提供稳定和高效的输出电压。在变换电路中，设有LC滤波电路，滤波电感中 的电流含有一个直流成分和一个周期性变化的脉动成分。电感L的作用是滤除斩 波开关输出电流中的脉动成分，以减小纹波，也可以看成是续流用的，当开关断 开的时候，电感、负载、续流二极管就组成了回路。从滤波效果方面考虑，电感量越大，效果越明显。但是，如果电感量过大，会使滤波器的电磁时间常数变得很大， 使得输出电压对占空比变化的响应速度变慢，从而影响整个系统的快 速性。一味地追求减小输出电压的

3、纹波成分是不可取的。所以在设计电感参数时应 从减小纹波和保持一定的快速性两个方面去考虑。此电路要求的相关参数如下：Vin=8-12V；Vo=5V；Io=0. 5-2A；fswitch=250kHz。电路工作在连续电流模式(CCM)下，即在各个工作状态下，电感中电流大 于0A。现在根据以上参数，可以算出所需电感的参数：磁芯材料和相应的参数1. 计算电路中开关的周期T：T=1/f=1/250 kHz=4s2. 计算电路中开关的占空比D : Dm in二Vo/Vin (max) =5V/ 12V=3. 计算开关导通时间Ton： Ton二TxDmi n二4sX二4. 计算电感的纹波电流di,-般不超过最大输出电流的30%：dI = IoX=2AX =5. 计算电感两端的电压V： V=Vin (max) -Vout-Vdiode=12V-5VTV=6V6. 计算最小的感应系数，由V二Ldl/dt得出：Lmin=Vdt/ dl=6VX|is/A=16|iH7. 计算考虑误差的感应系数，考虑到与标准之间20%的偏差和在额定电流下 会有 10-35%降幅:L=16|dH/(X)=31|iH电流大了，磁心将进入磁化曲线的饱和区，磁导率下降，故电感量下降。8. 计算峰值电流 lpeak：lpeak=lo (max) +dI/2=2A+2=电感的结构包括磁芯的尺寸、材料、绕组的匝数、导线的直径等内容。电感 量越大说明相应的匝数也会增多，磁芯的体积就要大-些；电流越大，说明采用的导线就越粗，也要求磁 芯的体积增大。现在关于电感的所有参数都计算出来了，接下来就需要根据参数挑选合适的 电感。根据电感目录对照可以很方便找出合适的电感。以下也给出了-些电感选 择经验1. 电感电流要依据设计中最大输出电流来选择2. 电感的值必须达到理论的计算3. 选择理想的DC阻抗，因为阻抗越小，DC损耗就越小4. 选择合适的电感结构和磁芯类别

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