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（=LI）， 当通过线圈的电流愈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

2、，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 rippl

3、e ）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=I 2R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，

4、 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

5、的参数1.计算电路中开关的周期： =1/f=1/250 kHz=4s2.计算电路中开关的占空比： min=Vo/Vin （ max ） =5V/ 12V=0.43.计算开关导通时间 Ton：Ton= x min=4 s × 0.4=1.6 s4. 计算电感的纹波电流 dI ，一般不超过最大输出电流的 30% ： dI=Io ×0.3=2A ×0.3=0.6A5. 计算电感两端的电压 V：V=Vin （max ） -Vout- Vdiode=12V-5V-1V=6V6. 计算最小的感应系数，由 V=LdI/dt 得出： Lmin Vdt/ dI=6V ×

6、1.6 s/0.6 A=16 H7. 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=16H/（ 0.8 ×0.65 ）=31H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 Ipeak ： Ipeak=Io （max ）+dI/2=2A+0.6A/2=2.3A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，磁芯的体积就要大一些；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