Part 01  前言

我們都知道，在BUCK電路中，電感電流不是恒定的直流，而是帶有紋波的脈動電流。要想做好BUCK電源電路中電感額定電流的選型，我們需要理解以下三個有關電流的概念。

平均電流Iavg：對于連續(xù)導通模式CCM的BUCK電路，電感的平均電流等于輸出負載電流。例如，如果輸出電流為3A，則平均電流 ≈ 3A。

峰值電流lpeak：這是電感電流的最大值，由平均電流加上紋波電流的一半組成。紋波電流Δl可以通過公式計算：

Δl=(Vin-Vout) *D / (L*fsw)，

其中Vin是輸入電壓，Vout是輸出電壓，D是占空比 (對于BUCK電路，D =Vout / Vin)，L是電感值，fsw是開關頻率。

峰值電流lpeak =Iavg + Δl / 2。

RMS電流（Irms)：這是電感的有效電流值，反映了電流讓電感發(fā)熱的效應。計算公式為：

Irms=√(I_avg²+(Δl/ √12)²)，RMS電流通常略高于平均電流。

上面的這些電流參數(shù)都會直接影響電感的選型。如果流過電感的電流超過額定值，電感可能飽和或過熱，那么電路就會出問題。

Part 02  電感兩個關鍵電流的選型

關于電感電流，又有下面兩個概念我們需要理解：飽和電流 Isat

飽和電流是指當電感電流達到該值時，電感值開始顯著下降，通常下降到初始值的70%-90%。如果電感飽和，磁芯磁導率急劇降低，導致電感值變小，紋波電流增大，甚至引發(fā)開關器件過載。

那飽和電流該怎么選呢？依據(jù)是啥呢？Isat應大于電路中的峰值電流lpeak，并且要留出裕度。

通常推薦lsat ≥1.2 *Ipeak 到1.5 *Lpeak。這是因為實際電路中可能存在瞬態(tài)負載或輸入電壓波動，導致峰值電流短暫增加。

舉個例子，假設一個BUCK電路，輸入電壓12V，輸出電壓5V，輸出電流3A，開關頻率500kHz，電感值10uH。

首先計算占空比D= 5/12 ≈0.417。紋波電流Δl=(12-5)*0.417 / (10^-6 *500000) ≈ 0.583A。則

Ipeak ≈3+0.583/2 ≈ 3.292A。

那么我們就推薦lsat至少為3.292*1.3≈ 4.28A，選擇一個lsat為5A的電感就比較合適了。

同時我們還要注意飽和類型，之前的文章中我們講過電感有軟飽和和硬飽和之分。軟飽和如鐵氧體磁芯電感值是逐漸下降，而硬飽和如鐵粉芯下降更劇烈。如果你的BUCK電源紋波比較高，推薦你優(yōu)先選擇軟飽和電感以避免突發(fā)問題。

RMS電流 lrms

RMS電流是基于電感溫升的額定值，通常定義為在環(huán)境溫度下導致電感溫升40°C-50°C的電流值。它反映了電感的熱容量，也就是能扛多少熱？超過此值會引起過熱，嚴重點就是燒電感。

那如何選RMS電流呢？Irms應大于或等于電路中的RMS電流，以確保電感不過溫。

通常推薦Irms≥1.2*Irms 到1.5*Irms，當然了，溫升這玩意一定要考慮環(huán)境溫度、你的PCB布局的好壞以及散熱條件行不行。

還接上面的例子，Irms ≈√(3^2 +(0.583/√12)^2)  ≈ 3.01A。推薦Irms至少為3.01*1.2 ≈ 3.61A。如果電路工作在高溫環(huán)境中，那裕度就得留的更大點，可以選擇lrms為4A以上的電感。

那怎么計算電感溫升呢？

電感實際溫升ΔT=(Lrms^2* Rdc) * K

其中Rdc是電感直流電阻，K是熱阻系數(shù)。