5.6.3 功率電感的選型步驟

1、如果是降壓轉(zhuǎn)換器芯片（BUCK Converter），根據(jù)數(shù)據(jù)手冊，確定該轉(zhuǎn)換器芯片能夠提供的最大負(fù)載電流值 I_(OUT,MAX) ；如果是降壓控制器芯片（BUCK Controller），則根據(jù)“設(shè)計需求”，確定負(fù)載電路所需要的最大電流 I_(OUT,MAX) 。

2、選擇電流紋波系數(shù)（取值范圍0.3-0.5之間），確定電感上的峰值電流 I_PK （對應(yīng)計算公式(3.225) I_(L,PK)=(1+r/2)×I_OUT ）。

3、利用公式 L_(BUCK,MIN) = ( V_(IN,MAX)-V_OUT) ) × ( V_OUT/V_(IN,MAX) ) / ( r×I_(OUT,MAX)×F_SW )  計算感值最小值 L_(BUCK,MIN) ，并結(jié)合成品電感的實(shí)際感值（±20%精度的常用感值有3.3uH、4.3uH、4.7uH、5.6uH、6.8uH、7uH、7.2uH、7.8uH和10uH）選取與計算出來的最小感值 L_(BUCK,MIN) 接近的電感即可，不宜過大或過小。

因?yàn)楦兄禃催^來影響實(shí)際電路中的紋波電流，感值越大，紋波電流越??；同時，感值會影響電路的動態(tài)響應(yīng)，感值過大會導(dǎo)致電路對負(fù)載的動態(tài)響應(yīng)變差。原理類似于，質(zhì)量較大的大貨車，起步和剎車都會吃力些，響應(yīng)時間較長；而質(zhì)量較小的小轎車，起步和剎車都更加輕快，響應(yīng)時間較短。

4、確認(rèn)所選電感的溫升電流/額定電流要大于 I_(OUT,MAX) ，飽和電流要大于 I_(L,PK) 。

5、最后，功率電感的直流電阻DCR也是可以被關(guān)注的參數(shù)；DCR越小，降壓開關(guān)電源電路中的直流電阻損耗（DC Resistance Loss）也就越小，這可以通過直流電阻損耗的計算公式（ P_(L,DCR,AVG)=I_OUT^2×DCR ）很直觀地看出。

5.6.4 功率電感的選型實(shí)例

圖 5.28 TPS54561DPRT設(shè)計需求

圖 5.28所示，以TPS54561DPRT設(shè)計需求為例，說明降壓型開關(guān)轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計中，功率電感的選型過程。

1、此處，“設(shè)計需求”中需要支持的最大負(fù)載電流為Iout(max) = 5A。

2、選擇r = 0.3，則功率電感上的紋波電流理論值為0.3*5A = 1.5A，峰值電流理論值為Ipeak = (1+0.3/2) * 5A = 5.75A。

3、如果選擇r = 0.3，計算所需功率電感值最小為Lmin = (60V-5V) * 5V / (0.3 * 5 * 400kHz * 60V) = 7.64uH；如果選擇r=0.4，則Lmin = (60V-5V) * 5V / (0.4 * 5 * 400kHz * 60V) = 5.73uH；所以，實(shí)際選擇5.73uH到7.64uH之間的感值均可。

如果選擇6.8uH，通過“3.5.1 紋波電流實(shí)際值”章節(jié)中的公式，反向計算得到電路中的紋波電流實(shí)際值為 (60V-5V) * 5V / (6.8uH*400kHz*60V) = 1.69A，那么峰值電流實(shí)際值為5A + (1/2) * 1.69A = 5.85A。

如果選擇7.2uH，電路中紋波電流實(shí)際值和峰值電流實(shí)際值分別1.59A和5.79A。由此可見，確實(shí)是感值越大，紋波電流和峰值電流都越小。

4、綜上，本實(shí)例中對功率電感的基本要求為，感值在5.73uH到7.64uH之間，額定電流不小于5A，飽和電流不小于6A。選擇Wurth Elektronik 7447798720，Inductor, Ferrite, 7.2uH, 6.0A, 0.011ohm, SMD，額定/溫升電流6.0A（大于電路中實(shí)際峰值電流5.79A），符合“設(shè)計需求”。

注：這里選擇的Wurth Elektronik 7447798720，來自于TPS54561DPRT規(guī)格書，讀者也可以自行按照上述計算中的參數(shù)選擇功率電感型號。