瞎蒙！电源纹波大，换电感能行吗？

硬件笔记本

jo0akczloxp64073632211.gif

点击上方名片关注了解更多
7 ~) d" r  Y" I, y- y( D; ^9 e


. M3 D  g) Q& @大家好，我是王工。
1 i( A" n( E( ]& A* M
那天一个同事的板子打样回来了，测试发现电源的纹波很大，尝试了很多方法，核对电路图，PCB图，加大电容都没搞定，然后他就想着把电源输出的电感给换一换，看能不能解决，问我有没有物料，懒得去领。

aos2j5dctrk64073632311.png

我说你再去算一下电感值对不对，他说公司反正就这几种料，再试一下。

其实DC/DC电源纹波大的原因有很多，不仅可能跟设计的元件参数有关，也可能跟测试方法或者其它方面有很大关系。
% ?; @0 g$ D1 K+ @  z. s: k
, \- x! n9 r# Z, E: G所以，今天写这篇文章有两个目的:1、吐槽一下公司的领料流程。想在公司领个料，流程实在是太麻烦，一个流程N多领导过，非常耗时，几毛钱的电感，插座，DC/DC芯片都要走线上OA流程，通过审批后库房才安排发料。所以很多人更愿意从废板子上拆下来用，有走流程这个时间，自己早就改好了。

' n  x9 A, h1 m  y8 o2、带大家一起回顾一下基础知识，DC/DC电路基本工作原理，输出电感跟纹波的关系，以及如何计算电感值。
如下图，一个降压电路，它是由MOS开关管Q1、电感L1、二极管D1和电容组成。
1 c4 V7 X+ h, b) Z9 Q$ ~

1s5rombq0ue64073632411.png

  T4 `  I$ Z' S& H- Q& Y( j4 B基本工作原理：
1、当Q1打开，Vin给电感L1充电，流过电感L1的电流逐渐增加；
0 |$ D0 i' |6 x2、当Q1关闭，电感L1通过负载和二极管放电，L1的电流逐渐减小。所以，BUCK电路基本工作过程，就是对电感充放电的过程。下面一起来计算一下电感：
! c, L8 ]/ D% _2 J. \9 b假设开关电源的最大输入电压为12V，输出电压为5V，输出电流为1A，最大纹波电流为300mA，f=300kHz。
8 `/ B' ?% `5 @8 K' |: a& {- q, }

4viygodauta64073632511.png

, `5 m1 K3 C& x; w% H2 A
& C' @5 d4 I( [6 l7 z计算如下，其中D是占空比，VL是电感两端的电压。
# b4 q4 A! S" M

ouyy1oghd1164073632611.png

8 w! l- Q; F& a. F. }  S* i! v! Y8 \
电感值通常要留一定的余量，一般是20%-30%，如果我们取20%，则电感选取46.68uH，实际比较接近的电感值为47uH。

% r) j$ ]$ X! q2 @# N/ V那为什么会预留20%余量，这个余量怎么理解？
& y1 Q; U* a4 P如果电感量减小了，能量储存可能不够，只能通过提高开关频率来满足负载需求，提高频率带来的问题是MOS管的开关损耗增加。如果电感增大了，确实可以减小电感纹波电流，从而减小输出纹波电压，但是DCR也会变大，饱和温升电流会减小，同时环路动态响应也会变慢。所以需要折中考虑再选择，一般推荐20%-30%。
! }1 p. P  K3 r, \. ^/ [- }# G
既然说到DCR，那咱们就一起来了解电感比较重要的两个参数（其他没写到的大家感兴趣可以自己搜索一下）。
+ g' v6 J4 ?' n  X* V: y. i
/ E4 c$ y* k$ ^6 Q

DCR
' Z$ o' ~+ N1 t9 v) v/ L' ?+ I英文全称为DC Resistance，即直流电阻，可以理解成电感上串联了一个电阻，它会直接引起电感的导通损耗，电感会因为直流电压特性而下降，从而导致纹波增加。
尤其是在重载情况下，DCR热损就很明显。所以咱们在选型的时候，对于DCR基本要求都是越小越好，DCR 越小，效率和温升都会越好。

Isat
" t6 f" D" S" T, ?7 c英文全称Saturation Current，它表示电感的饱和电流。简单说，就是管子导通时，电感将能量储存起来；关断时，将电感中储存的能量提供给负载，以维持负载电流的持续。随着电感电流的增加，电感量会衰减，这是由磁芯材料决定的，如果衰减过大，导致电感失效，电感就变成了一根导线，此时称电感饱和了。我们在进行选型时，要确保Isat大于负载电流。所以，如上的实例还应该包含峰值电流的计算。
Imax=Iave+△I/2=1+0.3/2=1.15A流过电感的峰值电流Isat要大于1.15A，一般建议Isat要比Imax高大约20%-30%，实际选择的Isat要大于1.15*1.25=1.43A。
  M5 x5 ^; A% D1 F/ b2 G
最后再提一句，推荐选用带磁屏蔽封装的电感，产生的噪声小， emc性能也会好一些。不然就会像群里这位兄弟遇到的一样，太离谱了。
+ J# C) p' o+ D9 P7 T; X

yirylcmqqc564073632711.png

7 R+ S  `  R: H5 `6 I4 J# j' Z3 p1 M写在最后
6 x4 s6 X% U) ]) L都说硬件工程师越老越吃香，这句话也证明硬件也是需要积累的，王工从事硬件多年，也会不定期分享技术好文，感兴趣的同学可以加微信，或后台回复“加群”，管理员拉你加入同行技术交流群。
2 v* z/ ?9 s) k! h1 {
以下两个电路，是之前技术交流群群友发的，王工做了一个简单的分析，旨在帮助入门或转行的同学理解学习（点击图片直接进入）

) w; d7 g+ ^5 |, D% P

t0cd2df1zeu64073632812.png

u0i2b5aqaue64073632912.png

! ^+ N* m# \- X1 x; Y* S-END-
0 J/ l: l2 D# z4 a. x4 x

1lk3xovpvzm64073633012.jpg

投稿/招聘/推广/宣传/技术咨询 请加微信：woniu26a
/ f# I" U& p  i, B2 V+ M4 m! i

iuuc5dydmxd64073633112.jpg

. [9 M" @2 g7 }* B7 k  ^7 S8 z

gu3ol3xen2164073633212.jpg

/ Z5 J& S" ]* S& b声明：
声明：原创文章，转载请注明出处。本号对所有原创、转载文章的陈述与观点均保持中立，推送文章仅供读者学习和交流。文章、图片等版权归原作者享有，如有侵权，联系删除。推荐阅读▼
' [0 ]0 a0 q! z0 m电路设计-电路分析
6 [  u7 B  d1 Q9 k# PEMC相关文章
0 F- ^2 S; v* L* A: }: R3 G电子元器件
4 p& [, z; g8 q& \