本期聊聊ADI技術文章《如何選擇電感電流紋波》讀后感。

開關電源實現升壓或者降壓，都需要電感進行暫時的儲能。電感的尺寸大小取決于電路中的開關頻率和流經電感電流的大小，開關頻率越高，電感越小，流經電感電流小，尺寸就小。

如何選擇電感值成為一個關鍵問題，有人提出用電感電流紋波常用公式選擇電感值。像很多開關電源控制器手冊里面都有說明，電感電流紋波建議在標稱負載工作的30%，這意味著在標稱負載電流下，電感電流波峰和電感電流波谷分別比平均電流高15%和低15%。

02、引入電感計算公式

作者以Buck電路為例，引入電感的公式，如下

其中，L為電感值，Vout和Iout分別為輸出電壓和輸出電流，D為占空比，T為時間周期，CR為電流紋波比。

這個公式是在電流紋波比CR計算降壓轉換器所需的電感值L。通常情況下，該比值一般指定為0.3，或30%峰峰紋波。

03、不同的電感下電流紋波

由上圖可以看到，在標稱負載下，紋波電流比為30%的電感電流紋波(紅色)、小電感電流紋波(藍色)和大電感電流紋波(綠色)。

紅色線條表示電路的電感電流紋波(電流紋波比(CR)為30%，輸出電流為3A。這是開關穩壓器電路設計中常見的折衷選擇。藍色波形對應的電感電流紋波為133%，綠色波形對應的電感電流紋波為7%。

這么看下來，大電感相對于小電感電流紋波更小。

輸出電流為1A運行時的情況。在高電感電流紋波下，如圖3中的藍色波形所示電感會在每個周期完全放電，開一會關一會，這個模式稱之為斷續導通模式(DCM)。

在這種模式下，控制環路的穩定性發生變化，可能產生更高的輸出電壓紋波。所以需要采用一定的紋波電流比，以避免出現DCM。

從圖中看，在紋波電流比為30%時，穩定在1A，效果看起來不錯。

04、選擇的紋波電流比過高會怎么樣?

紋波電流比高于30%時，比如圖中的紋波電流比133%，電感尺寸更小，成本更低。但峰值電流大幅增高（圖中0A~3A），電感電流變化率di/dt增大，EMI會變差。

此外，要使用連續導通模式(CCM)，意味著曲線上升，負載電流要達到更高，會導致更多的熱。

05、選擇的紋波電流比過低會怎么樣?

紋波電流比低于30%，比如圖中的紋波電流比7%，電感尺寸大，成本高。電感在開關電源中本來是用于暫時儲能，電感電流不能突變，意味著充電需要時間，放電也需要時間，負載瞬態響應會更慢一點。另外電感存儲電能越多，意味著負載突變，輸出電壓可能越高，過壓可能損壞供電電路。查詢之后得到公式計算如下：

當電流增大，電容電壓升高，電容電壓和電感電流正比關系。

06、總結

通過權衡不同電感電流紋波比的優缺點后，對于大部分應用來說，紋波電流比在30%左右更實用。

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