5.6.1 功率电感额定/饱和电流取值的依据
由“3.3.7 电感的峰值电流和谷值电流”章节可知,降压型开关转换器中,功率电感上承受的峰值电流理论值为 I_(L,PK)=(1+r/2)×I_OUT ,即公式(3.225)。这就是功率电感的额定电流或饱和电流最小取值的依据,实际选型值需要大于峰值电流理论值。
在功率电感的电感值等条件确定完成后,电感的峰值电流实际值为 I_peak = I_(out,max) + ∆I_L/2 (其中 ∆I_L是电感值确定后电感上纹波电流实际值)。
5.6.2 功率电感值选择的依据
在“3.5 降压电路感值计算公式的推导”章节,我们已经推导出了BUCK电路中功率电感值的最小值计算公式,如下所示:
其中,V_(IN,MAX)是BUCK电路需要支持的输入电压最大值,V_(OUT)是输出电压典型值,F_SW是开关频率,I_(OUT,MAX)是需要支持的负载电流最大值,r是纹波电流系数(如“5.6 功率电感的选型”中所述,就变换器的整体应力和尺寸而言,电流纹波系数 r 通常取值 0.3~0.5 即可)。
上述公式就是降压型开关转换器中,功率电感感值最小取值的依据,实际取值不得小于理论计算值;否则会导致电路中的实际纹波电流等参数不满足“设计需求”中的目标值。
问题 :为什么上述感值计算公式中输入电压是最大值?
简单理解如下:将上述公式变形,得到功率电感值的最小值计算公式,如下所示:
由此可见,输入电压VIN与感值L成正比关系,输入电压越大(需要支持的输入电压最大值为V_(IN,MAX)),需要的感值越大。
当然,如果所设计的BUCK电路仅需要支持输入电压典型值V_(IN,TYP),也就是输入电压是固定不变的值,那么上述功率电感最小值的计算也可以使用V_(IN,TYP)。