DCDC - BUCK 电路中电感的选型要点
出处：网络整理 发布于：2025-08-22 16:13:42 | 907 次阅读
在硬件设计领域，DCDC 电路无疑是最为常见的电路类型之一，其中 Buck 电路的应用尤为广泛。在 DCDC - BUCK 电路的设计过程中，的选型至关重要。接下来，我们将深入探讨 DCDC - BUCK 电路中电感选型的关键要点。
图 1 DCDC - BUCK 电路
在进行 BUCK 电路电感选型时，有两个最为重要的参数需要关注，即电感值和电感电流。电感电流通常有两个关键数值。
一是饱和电流（Isat），它是指当电感值下降到初始值的 30%（不同厂家的定义可能有所差异，一般在 10% - 30% 之间）时所对应的电流。在 DCDC 电路中，电感电流的瞬间值绝对不能超过这个饱和电流，否则电感的性能会受到严重影响，甚至可能导致电路故障。
二是温升电流（Irms），也就是在给电感施加电流后，电感产品自身温度升高不超过 40 度时所对应的电流。在 DCC 电路中，电感电流的有效值不能超过这个温升电流，以确保电感在正常工作温度范围内稳定运行。
电感值的计算公式为：Lmin = (Vin - Vout) * Vout / (△I * f * Vin) ，此公式适用于同步 BUCK 电路，若为异步 BUCK 电路，则需要加入的电压。具体的计算步骤如下：
图 2 电感电流参数
在上述计算过程中，有一个关键问题需要深入探讨，即 Iout 到底应该取多少。是 DCDC 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，应该取 DCDC 芯片的最大输出电流能力。例如，对于一个 2A 的 DCDC 芯片，这里的 Iout 就应该取 2A。理由如下：假设实际需要用到 2A 电流，与芯片的能力相同，那么无论取芯片电流能力还是实际使用电流，按照公式计算得到的电感值是相同的，使用这个电感可以设计出输出 2A 的 DCDC 电路。此时，如果用这个电路接入 500mA 的负载，即实际输出电流是 500mA，电路依然可以正常工作。
从公式可以看出，电感值 L 与输出电流 Iout 成反比。如果按照实际电流计算，当接入小负载时，比如 200mA，算得的 L 值将是 2A 时的 10 倍。电感值增大，其体积也会相应增大，这显然不是我们所期望的。不过，如果按照芯片能力 2A 算得的电感，当负载比 2A 小时，DCDC 电路会比较容易进入断续模式（DCM），即电感电流不连续。
另外，如果按照实际输出电流来计算电感值，电路当然也可以工作，但如果电感太大，可能会影响输出的动态响应。需要注意的是，电感值小的话，输入输出的容值就要大一些。因为电感值越小，电感电流的峰峰值就越大，这个波动电流需要电容进行充放电来完成。在输出电压纹波同等的情况下，充放电电流变大，自然电容也需要更大的容值。
在电感选型时，根据公式 Imax = Iout + 1/2 △I，电感的饱和电流要大于 Imax，温升电流要大于 Iout。Iout 取芯片最大输出能力电流，然后在实际选型时留 70% - 80% 的余量，这样设计的电路功能通常是没有问题的。
然而，在实际应用中，可能会遇到这样的场景：公司最常用的 DCDC 芯片 A 的能力是 3A，但某个电路实际最大电流需求是 1A。按照上述公式来选择电感，可能需要选择电流为 5A 左右的电感，但实际工作中，Imax 可能只有 2A。那么，能不能选择一个 3A 的电感呢？毕竟电流较小的电感价格便宜，体积也小。
这就需要进行权衡了。选用 3A 的电感，电路功能应该是没问题的，但在一些异常情况下，比如输出短路，可能会导致无法启动短路保护，从而造成故障。因为一般 DCDC 芯片有短路保护功能，当电流超过一定值时，芯片会进入保护状态。对于 3A 的 DC - DC 芯片，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。
图 3 电感选型权衡
综上所述，如果条件允许，还是应该按照 Imax = Iout + 1/2 △I 这个公式，Iout 取 DCDC 芯片的最大输出能力来计算电感的相关参数。以上是笔者的一些见解，如有错误，欢迎留言指正。
图 1 DCDC - BUCK 电路
一、电感选型的关键参数
在进行 BUCK 电路电感选型时，有两个最为重要的参数需要关注，即电感值和电感电流。电感电流通常有两个关键数值。
一是饱和电流（Isat），它是指当电感值下降到初始值的 30%（不同厂家的定义可能有所差异，一般在 10% - 30% 之间）时所对应的电流。在 DCDC 电路中，电感电流的瞬间值绝对不能超过这个饱和电流，否则电感的性能会受到严重影响，甚至可能导致电路故障。
二是温升电流（Irms），也就是在给电感施加电流后，电感产品自身温度升高不超过 40 度时所对应的电流。在 DCC 电路中，电感电流的有效值不能超过这个温升电流，以确保电感在正常工作温度范围内稳定运行。
二、电感值的计算方法
电感值的计算公式为：Lmin = (Vin - Vout) * Vout / (△I * f * Vin) ，此公式适用于同步 BUCK 电路，若为异步 BUCK 电路，则需要加入的电压。具体的计算步骤如下：
图 2 电感电流参数
三、输出电流 Iout 的取值探讨
在上述计算过程中，有一个关键问题需要深入探讨，即 Iout 到底应该取多少。是 DCDC 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，应该取 DCDC 芯片的最大输出电流能力。例如，对于一个 2A 的 DCDC 芯片，这里的 Iout 就应该取 2A。理由如下：假设实际需要用到 2A 电流，与芯片的能力相同，那么无论取芯片电流能力还是实际使用电流，按照公式计算得到的电感值是相同的，使用这个电感可以设计出输出 2A 的 DCDC 电路。此时，如果用这个电路接入 500mA 的负载，即实际输出电流是 500mA，电路依然可以正常工作。
从公式可以看出，电感值 L 与输出电流 Iout 成反比。如果按照实际电流计算，当接入小负载时，比如 200mA，算得的 L 值将是 2A 时的 10 倍。电感值增大，其体积也会相应增大，这显然不是我们所期望的。不过，如果按照芯片能力 2A 算得的电感，当负载比 2A 小时，DCDC 电路会比较容易进入断续模式（DCM），即电感电流不连续。
另外，如果按照实际输出电流来计算电感值，电路当然也可以工作，但如果电感太大，可能会影响输出的动态响应。需要注意的是，电感值小的话，输入输出的容值就要大一些。因为电感值越小，电感电流的峰峰值就越大，这个波动电流需要电容进行充放电来完成。在输出电压纹波同等的情况下，充放电电流变大，自然电容也需要更大的容值。
四、电感选型时电流参数的实际考量
在电感选型时，根据公式 Imax = Iout + 1/2 △I，电感的饱和电流要大于 Imax，温升电流要大于 Iout。Iout 取芯片最大输出能力电流，然后在实际选型时留 70% - 80% 的余量，这样设计的电路功能通常是没有问题的。
然而，在实际应用中，可能会遇到这样的场景：公司最常用的 DCDC 芯片 A 的能力是 3A，但某个电路实际最大电流需求是 1A。按照上述公式来选择电感，可能需要选择电流为 5A 左右的电感，但实际工作中，Imax 可能只有 2A。那么，能不能选择一个 3A 的电感呢？毕竟电流较小的电感价格便宜，体积也小。
这就需要进行权衡了。选用 3A 的电感，电路功能应该是没问题的，但在一些异常情况下，比如输出短路，可能会导致无法启动短路保护，从而造成故障。因为一般 DCDC 芯片有短路保护功能，当电流超过一定值时，芯片会进入保护状态。对于 3A 的 DC - DC 芯片，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。
图 3 电感选型权衡
综上所述，如果条件允许，还是应该按照 Imax = Iout + 1/2 △I 这个公式，Iout 取 DCDC 芯片的最大输出能力来计算电感的相关参数。以上是笔者的一些见解，如有错误，欢迎留言指正。
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