DCDC电路应该是硬件设计中最常见的电路,而Buck用得尤其多,下文介绍下电路中电感选型的几个思考。
![“”](http://mouser.eetrend.com/files/2020-12/wen_zhang_/100059416-114698-1.png)
BUCK电路选型的最重要的两个参数:电感值,电感电流。
电感电流一般有2个值:
Isat是指饱和电流,一般指饱和电流(Saturation Current)电感值下降到30%(不同厂家定义有所不同,一般为10%-30%)的电流。(dcdc电路中感电流瞬间值不能超过这个)
Irms是温升电流,也就是加电流后,电感产品自我温升温度不超过40度时的电流。(dcdc电路中电感电流有效值不能超过这个)
![“”](http://mouser.eetrend.com/files/2020-12/wen_zhang_/100059416-114699-2.png)
电感值计算公式:
Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin) ---同步BUCK,异步需要加入二极管的电压。
步骤:
(1)确认输出电流Iout
(2)确认电感值
一般来说 △I(上图的Ipk)取20%-30%的Iout(最大输出电流),f为DCDC开关频率。
(3)根据Lmin选取L,一般略取大一点
(4)通过上面的公式计算△I,Imax
Imax=Iout+1/2 △I,饱和电流要大于Imax
(5)确认电感的饱和电流要大于Imax
温升电流要大于Iout
确认输出电流
以上公式网上颇多,如果只写到这里,那么本文也没什么价值。主要是有一个问题,上述的Iout到底取多少呢?是DCDC芯片的最大输出电流能力,还是实际工作过程中真正使用的最大电流呢?
笔者认为应是DCDC芯片的最大输出电流能力,比如2A的DCDC芯片,那么这里Iout取2A。
理由如下:假设实际要用到2A电流,与芯片能力是一样的,那么不管取芯片电流能力还是实际使用电流,按照公式算得电感值是相同的,用这个电感可以设计出输出2A的DCDC电路。这时如果用这个电路接入500mA的负载,即实际输出电流是500mA,难道就不能用了?显然是可以的。
由公式知道,L与输出电流成反比,如果按照实际电流计算,在接小负载时,比如200mA,那么算得的L值是2A时的10倍,电感值大,体积就大,这是我们不希望的。
只不过如果按照芯片能力2A算得的电感,这时如果负载比2A要小,DCDC电路会比较容易进入断续模式(DCM),即电感电流不连续。
![“”](http://mouser.eetrend.com/files/2020-12/wen_zhang_/100059416-114700-3.png)
另外值得一提的是,如果按照实际输出电流来算电感值,电路当然也是可以工作的,只不过如果电感太大的话,可能会影响输出的动态响应。
注意:电感值小的话,输入输出滤波电容容值就要大一些,电感值越小,电感电流峰峰值就越大,这个波动电流是需要电容进行充放电来完成的。输出电压纹波同等的情况下,充放电电流变大了,自然电容也会大一些。
电感选型时电流参数
本来按照这个公式,电感的饱和电流要大于Imax,电感的温升电流要大于Iout。Iout取芯片最大输出能力电流,然后实际选型留70%-80%的余量,这样设计电路功能是没有问题的。
但有时可能有如下场景:DCDC芯片是公司最常用的,芯片能力是3A,有个电路需要用到DCDC,实际最大电流需求是1A。按照上述公式来选,可能电感电流需要选到5A左右,但是实际工作中,可能Imax也就2A,那么能不能选个3A的电感呢?毕竟电流下,电感便宜,体积也小。
这时就需要权衡一下了,选用3A的电感,功能应该是没问题的。但有些异常的情况,比如输出短路,可能会导致无法启动短路保护造成故障。因为一般DCDC芯片有短路保护,是在电流超过一定值的时候芯片会进入保护,3A的DC-DC,短路保护电流值一般是4-5A,如果电感最大工作电流过小,可能会造成电感在烧坏前还没有启动过流保护。
所以,如果可以的话,还是按照Imax=Iout+1/2 △I这个公式,Iout取DCDC芯片的最大输出能力来算。
本文转载自:硬件工程师炼成之路
免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。