当今电源 IC的高度发展要求性能卓越的功率电感。构建通用封装的标准电源将有助于减少设计时间和生产成本。 而要在 PCB 空间以及散热和成本效率方面实现最佳性能，确定电感和 IC 之间的最佳匹配至关重要。

本文将探讨在设计降压（buck或step-down）变换器时哪些参数最重要，以及如何将其与可用的最佳电感配对。我们还将学习如何计算基本参数，并解释开关模式电源 IC 和电感的一些参数要求，包括纹波电流、电感 (L)、饱和电流 (ISAT) 和额定电流 (IR)。 

当今电子行业

近10 年来，消费者越来越期望技术使他们的生活更轻松。与此同时，普通家庭的电子产品数量也在增加。不断增多的连接和电子设备选择意味着这些设备必须更加高效才能保持竞争力。对电源设计人员来说，要支持消费者在电子产品使用方面的这些转变，最佳方法就是使用具有高性能部件的降压变换器，将电压输入转换为必要的电源轨。

(相关资料图)

降压变换器是最常见的电源拓扑。其主要组件包括输入和输出电容器、开关（例如 MOSFET）和电感。这些设备的目标是调节输出电压。而上下管MOSFET只有与稳压器结合使用时才会发挥作用，它们会形成一个集成的降压稳压器 IC。

选择具有最佳电感的恰当IC 并不是很困难。要成功选择与降压变换器配合良好的电感，以避免过多功耗并提高效率，最关键是注意一些设计参数。

降压变换器功耗与效率基本原理

通过降压变换器及其基本部件的功能框图，我们可以清楚了解哪些组件有助于提高效率，以及哪些参数应予以考虑（见图 1）。

如果分解降压变换器的效率和功耗，我们可以看到对功耗和效率影响最大的是 MOSFET 和电感，静态电流和可调电阻则贡献不多（见图 2）。

图 3 显示了带 2A 负载的 24V 至 5V 降压变换器效率分解图。电感和 MOSFET 贡献了870mW的功耗，而静态功耗仅在总功耗上增加了900µW。为了实现最高效率并避免浪费能源，我们必须确保将最先进的开关元件与高性能电感相结合。

电感量(L)

根据经验，通常建议以 30% 至 40% 的纹波电流开始设计变换器。首先用公式 (1)计算出标称电感 (L)：

纹波电流(∆IL ） 

纹波电流 (∆IL) 是叠加在平均负载电流上的低频交流电流量，它流经主功率电感并为输出电容器 (COUT) 充电。纹波电流可以通过等式 (2) 来估算：

图 4 展示的重要设计参数包括峰值电流 (IPEAK) 和平均电流 (IAVG)。平均电流是我们系统的预期负载电流，它与降压变换器的输出有关。纹波电流 ((∆IL) 的一半被添加到平均负载电流上，形成峰值电流。对一个成功且高效的降压变换器设计来说，其电感饱和电流 (ISAT) 必须超过峰值电流。

图 5 显示了一个经优化的 24V 至 5V 降压变换器示例，该变换器采用了MPS 的MPQ4572和一个 15µH电感 (MPL-AL6060-150)。其纹波电流围绕 2A 负载电流振荡，具有完美的三角波形。

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https://www.monolithicpower.cn/202302_2

标签： 纹波电流 负载电流 峰值电流