DC-DC升压和降压电路电感参数选择详解
大功率dc-dc直流斩波升降压电路
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DC-DC电感参数选择计算
DC-DC升压和降压电路电感参数选择注：只有充分理解电感在DC-DC电路中发挥的作用，才能更优的设计DC-DC电路。
本文还包括对同步DC-DC及异步DC-DC概念的解释。
DC-DC电路电感的选择简介在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。
工程师不仅要选择电感值，还要考虑电感可承受的电流，绕线电阻，机械尺寸等等。
本文专注于解释：电感上的DC电流效应。
这也会为选择合适的电感提供必要的信息。
理解电感的功能电感常常被理解为开关电源输出端中的LC滤波电路中的L（C是其中的输出电容）。
虽然这样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。
在降压转换中（Fairchild典型的开关控制器），电感的一端是连接到DC输出电压。
另一端通过开关频率切换连接到输入电压或GND。
在状态1过程中，电感会通过（高边“high-side”）MOSFET连接到输入电压。
在状态2过程中，电感连接到GND。
由于使用了这类的控制器，可以采用两种方式实现电感接地：通过二极管接地或通过（低边“low-side”）MOSFET接地。
如果是后一种方式，转换器就称为“同步（synchronus）”方式。
现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。
在状态1过程中，电感的一端连接到输入电压，另一端连接到输出电压。
对于一个降压转换器，输入电压必须比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。
相反，在状态2过程中，原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。
对于一个降压转换器，输出电压必然为正端，因此会在电感上形成负向的压降。
我们利用电感上电压计算公式：V=L(dI/dt)因此，当电感上的电压为正时（状态1），电感上的电流就会增加；当电感上的电压为负时（状态2），电感上的电流就会减小。
通过电感的电流如图2所示：通过上图我们可以看到，流过电感的最大电流为DC电流加开关峰峰电流的一半。
上图也称为纹波电流。
根据上述的公式，我们可以计算出峰值电流：其中，ton是状态1的时间，T是开关周期（开关频率的倒数），DC为状态1的占空比。
dcdc 电感额定电流和饱和电流
当它到DCDC转换器时，导电器的额定电流就像它的超级英雄力量一样——这是需要考虑的关键参数！引流器的额定电流基本上是它能处理的最大电流，而不会发出暴风雨，并获得所有的饱和。
这对于确保DCDC转换器像魅力一样工作，而不将可怜的导师煎熬，是非常重要的。
制造商通常会指定这种超级英雄的评级，当你为DCDC转换器设计挑出导师时，这是个大问题。
额定电流可以指：峰值电流或RMS
电流，选择一个带有额定电流的导电器，其方式高于应用程序中的最
大预期电流，这一点极为重要。
毕竟，你想要你的超级英雄导师拯救这一天，而不是逃避掩护！不要轻描淡写地评分，伙计们。
您的DCDC 转换器稍后会感谢你的！
除了额定电流外，导电器的饱和电流也是设计DCDC转换器时要考虑
的另一个重要问题。
饱和电流是导电器饱和，无法再存储能量的电流
水平。
当这种情况发生时，导电器的导电性会下降很多，这可能会搅
乱DCDC转换器的工作。
选择一个具有饱和电流的导电器，这比它
在现实生活中看到的最大电流要高，所以它不会饱和。
制造商通常会告诉你饱和电流是什么，当你为你的DCDC转换器选择一个导电器时，这是个大问题。
在考虑为DC—DC转换器设计选择一个导电器时，必须将评估额定电流和饱和电流作为关键参数。
额定电流在不屈服于饱和状态下划定导
电器最大电流容量，而饱和状态电流则表示饱和状态的发生点。
设计
者有义务选择一个具有额定和饱和电流且大大超过应用程序预期最大电流的导电器，从而确保稳定的性能，避免开始饱和。
DCDC电路中电感的选择
DC/DC 电路中电感的选择在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。
工程师不仅要选择电感值，还要考虑电感可承受的电流，绕线电阻，机械尺寸等等。
本文专注与解释：电感上的DC电流效应。
这也会为选择合适的电感提供必要的信息。
理解电感的功能电感常常被理解为开关电源输出端中的LC 滤波电路中的L（C 是其中的输出电容）。
虽然这样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。
在降压转换中（Fairch ild 典型的开关控制器），电感的一端是连接到DC输出电压。
另一端通过开关频率切换连接到输入电压或GN D。
在状态1 过程中，电感会通过（高边“high-side”）MOSFET连接到输入电压。
在状态2 过程中，电感连接到G ND。
由于使用了这类的控制器，可以采用两种方式实现电感接地：通过二极管接地或通过（低边“low-side”）MOSFET接地。
如果是后一种方式，转换器就称为“同步（synchr onus）”方式。
现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。
在状态1 过程中，电感的一端连接到输入电压，另一端连接到输出电压。
对于一个降压转换器，输入电压必须比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。
相反，在状态2 过程中，原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。
对于一个降压转换器，输出电压必然为正端，因此会在电感上形成负向的压降。
我们利用电感上电压计算公式：V=L(dI/dt)因此，当电感上的电压为正时（状态1），电感上的电流就会增加；当电感上的电压为负时（状态2），电感上的电流就会减小。
通过电感的电流如图2所示：通过上图我们可以看到，流过电感的最大电流为D C 电流加开关峰峰电流的一半。
DCDC转换器如何选择电感与电容
DCDC转换器如何选择电感与电容DC-DC转换器是一种将直流电压转换为不同电压级别的器件。
在选择电感和电容时，需要考虑转换器的工作频率、功率要求、效率、体积、成本等因素。
接下来将从这些方面详细介绍如何选择电感和电容。
1.工作频率：工作频率是选择电感和电容的关键因素之一、转换器的工作频率通常为几十千赫兹到几兆赫兹，不同频率的转换器对电感和电容的要求也不同。
一般来说，工作频率较高的转换器需要使用低电感值和小电容值的元件，而工作频率较低的转换器则需要使用高电感值和大电容值的元件。
2.功率要求：转换器的功率要求是选择电感和电容的另一个关键因素。
功率要求高的转换器通常需要使用高电流承受能力的电感和电容，以保证转换器的稳定性和可靠性。
此外，功率要求高的转换器还需要考虑元件的能量损耗、温升等因素，以确保转换器的高效率运行。
3.效率：效率是转换器的重要指标之一，也是选择电感和电容的重要考虑因素。
较高的效率意味着转换器的能量损耗较小，因此在选择电感和电容时应考虑其损耗等效系列电阻和损耗等效并联电阻等参数。
通常选择较低电感值和小电容值的元件可以提高转换器的效率。
4.体积：转换器的体积是另一个需要考虑的因素。
较小体积的转换器往往需要较小的电感和电容。
因此，在选择电感和电容时应考虑其尺寸和重量，以满足转换器体积小、重量轻的要求。
5.成本：成本是选择电感和电容的重要考虑因素之一、较大电感值和较大电容值的元件通常成本较高，而较小电感值和较小电容值的元件成本相对较低。
在选择电感和电容时，应根据转换器的成本预算，选择性价比高的元件。
综上所述，选择适合的电感和电容需要综合考虑工作频率、功率要求、效率、体积和成本等因素。
需要注意的是，不同转换器的特性和要求有所差异，因此在选择电感和电容时应根据具体的应用场景进行综合考虑，并多进行实验验证。
DCDC参数计算公式
参数表
输入电压 输出电压 输出电流 工作频率 输入电容 输出电容 电感 电容的 Vin(V) Vout(V) Iout(A) Fs(MHz) Cin(uF) Cout(uF) L(uH) ESR(R)
12
19.2
0.5
1
10
10
22
0.1
输入纹波 峰峰值 (mV)
输出纹波 峰峰值 (mV)
12
5
2
0.34
10
10
10
输入纹波峰峰 输出纹波峰峰 电感电流
值(mV)
值(mV) 纹波系数r
占空比
输入电容 输出电容 电感的 纹波电流 纹波电流 纹波电 有效值(A) 有效值(A) 流(A)
142.9738562 100.1658016 0.4289216 0.416667 0.9988864 0.247638 0.85784
电容的 ESR(R)
0.08 电感最 小饱和 电流(A) 2.42892
的值 预留电感公差10%）
作不至于饱和
电感参 数：
1，感值 2，直流阻抗 3，最大直流电流：在规定温升(40度)下流过的直流电流值 4，饱和电流：电感值下降10%时对应的直流电流值 5，公差：电感值精度范围，常见的为10%
通用降压DCDC参数计算
Q1
+
L
+
C
R
Vs
D1
-
参数表
输入电压 Vin(V)
输出电压 输出电流 工作频率 输入电容 输出电容 电感 Vout(V) Iout(A) Fs(MHz) Cin(uF) Cout(uF) L(uH)
1，根据应用条件，已知Vin，Vout，Iout和Fs等参数，计算得到占空比D的值 2，按照r=0.4来计算电感值L，并根据计算结果选择一个最合适的值L（预留电感公差10%） 3，根据选择的L反过来计算实际的r值
DCDC-BUCK中电感的选型思考
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。
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。
---dcc电路中电感电流有效值不能超过这个.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Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin)一般来说△I（上图的Ipp）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，ImaxImax=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。
DCDC电感选型指南
DCDC电感选型指南DC/DC电感是直流-直流转换电路中的重要元件，主要用于存储和传递能量。
选用合适的电感对于电路的性能和效率至关重要。
本文将为您介绍DC/DC电感的选型指南，帮助您在设计中选择正确的电感。
1.了解电路工作条件在选择电感之前，首先需要了解电路的工作条件。
这包括输入电压范围、输出电压范围、输出电流范围以及开关频率等。
根据这些参数可以确定电感所需的工作模式（连续模式或间断模式）和承载能力。
2.确定电感的额定电流电感的额定电流是电感能够承受的最大电流。
在计算额定电流时，需要考虑开关频率、电感的内阻和温度等因素。
一般来说，额定电流应大于或等于电路中的最大输出电流，以确保电感工作在安全范围内。
3.选择合适的工作模式根据电路的工作参数，确定电感的工作模式。
连续模式适用于较低的开关频率和较小的电流波动，而间断模式适用于较高的开关频率和较大的电流波动。
选择合适的工作模式可以提高电路的效率和稳定性。
4.计算电感值根据电路的输入电压范围、输出电压范围和开关频率，可以计算出所需的电感值。
一般来说，电感值越大，电感能存储的能量就越多。
但是，较大的电感值也会带来较大的尺寸和成本。
所以需要在尺寸、成本和性能之间进行权衡。
5.选择合适的磁芯材料DC/DC电感通常采用磁芯来增加电感的存储能量。
选择合适的磁芯材料可以提高电感的效率和性能。
常见的磁芯材料包括铁氧体、烧结铁氧体、金属材料等。
不同的磁芯材料具有不同的磁导率、饱和磁感应强度、磁阻等特性。
根据电路要求选择适合的磁芯材料。
6.考虑温升和寿命在选择电感时，需要考虑电感的温升和寿命。
温升是指电感在工作过程中的温度升高，而寿命是指电感的使用寿命。
高温会影响电感的性能和寿命。
因此，在选择电感时，需要考虑电感的温升和寿命要求，选择合适的电感。
7.参考厂商规格书最后，在选型过程中，可以参考厂商的规格书和应用手册。
规格书通常提供了电感的详细性能参数、选型指南和使用注意事项等信息。
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DC-DC 升压和降压电路电感参数选择
注：只有充分理解电感在DC-DC 电路中发挥的作用，才能更优的设计DC-DC 电路。
本文 还包括对同步DC-DC 及异步DC-DC 概念的解释。
DC-DC 电路电感的选择简介
在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。
工程师不仅要选择电感值，还 要考虑电感可承受的电流,绕线电阻，机械尺寸等等。
本文专注于解释:电感上的DC 电流 效应。
这也会为选择合适的电感提供必要的信息。
理解电感的功能
电感常常被理解为开关电源输出端中的LC 滤波电路中的L （ C 是具中的输出电容1虽然这 样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。
在降压转换中 （Fairchild 典型的开关控制器），电感的一端是连接到DC 输出电压。
另一端通过开关频率 切换连接到输入电压或GND 。
Figure 1. Basic Switching Action of a Converter
在状态1过程中，电感会通过（高边"high-side" ） MOSFET 连接到输入电压。
在状态2 过程中,电感连接到GND 。
由于使用了这类的控制器,可以采用两种方式实现电感接地: 通过二极管接地或通过（低边"low-side" ） MOSFET 接地。
如果是后一种方式，转换器 就称为"
同步
▼ State 2
（synchronus ）"方式。
现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。
在状态1过程中，电感的 F连接到输入电压,另一端连接到输出电压。
对于一个降压转换器,输入电压必须1：匕输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。
相反,在状态2过程中，原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。
对于一个降压转换器,输出电压必然为正端,因此会在电感上形成负向的压降。
我们利用电感上电压计算公式:
V=L（dI/dt）
因此，当电感上的电压为正时（状态1）,电感上的电流就会增加；当电感上的电压为负时（状态2）,电感上的电流就会减小。
通过电感的电流如图2所示：
Figure 2. Inductor Current
通过上图我们可以看到，流过电感的最大电流为DC电流加开关峰峰电流的一半。
上图也称为纹波电流。
根据上述的公式，我们可以计算出峰值电流：
其中，ton 是状态1的时间，T 是开关周期（开关频率的倒数），DC 为状态1的占空比。
警告：上面的计算是假设各元器件（MOSFET 上的导通压降,电感的导通压降或异步电路 中肖特基二极管的正向压降）上的压降对比输入和输出电压是可以忽略的。
如果，器件的下降不可忽略,就要用下列公式作精确计算：
同步转换电路：
T
_T ^l(V in -V out -IxR)(V out + IxR)^ J PK = J DC + 2 L V_ —1
异步转换电路： 一 十 lx% 十 Vf)
(V iQ -IxR M + V f ) 其中，Rs 为感应电阻阻抗加璽绕线电阻的阻。
Vf 是肖特基二极管的正向压降。
R 是Rs 加MOSFET 导通电阻，R=Rs+Rm o 电感磁芯的饱和度 通过已经计算的电感峰值电流，我们可以发现电感上产生了什么。
很容易会知道，随着通过
电感的电流增加，它的电感量会减小。
这是由于磁芯材料的物理特性决走的。
电感星会减少 多少就很重要了 ：如果电感呈减小很多，转换器就不会正常工作了。
当通过电感的电流大到 电感实效的程度，此时的电流称为〃饱^电流〃。
这也是电感的基本参数。
实际上，转换电路中的开关功率电感总会有一个〃软〃饱和度。
要了解这个概念可以观察实 “DC 十严一 Wo
【DC ， 1(V —xTxDC
+ 2 L
际测星的电感VsDC 电流的曲线：
当电流增加到一走程度后，电感呈就不会急剧下降了『这就称为"软〃饱和特性。
如果电流 再增加,电感就会损坏了。
注意：电感臺下降在很多类的电感中都会存在。
例如：toroids , gapped E-cores 等。
但 是,rodcore 电感就不会有这种变化。
有了这个软饱和的特性，我们就可以知道在所有的转换器中为什么都会规走在DC 输出电流 下的最小电感星；而且由于纹波电流的变化也不会严重影响电感量。
在所有的应用中都希望 纹波电流尽量的小,因为它会影响输出电压的纹波。
这也就是为什么大家总是很关心DC 输 出电流下的电感呈，而会在Spec 中忽略纹波电流下的电感量。
(H2.)
一。