瞎蒙！电源纹波大，换电感能行吗？

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4 k& H5 g, j# a5 Z9 w$ L大家好，我是王工。

% g9 Z3 ]; V" u: z: p/ K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。

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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。
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) ?. z$ I. i0 P- v" u% W- F& P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。
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2、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。
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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；
2、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：
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。
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, y0 C2 H% M  `$ v计算如下，其中D是占空比，VL是电感两端的电压。

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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。

( d# c. J- X7 M4 E# X0 R) z+ ^那为什么会预留20%余量，这个余量怎么理解？
; X9 l9 \# m; M5 ^. U5 f" [( q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%。
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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）。

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DCR
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。
; O5 P$ M: p  Z% b* e$ c( S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。
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Isat
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。
" Q4 X* G% p4 rImax=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。

! ~" \( m0 B( W) q) p7 v7 R* s0 ?$ f最后再提一句，推荐选用带磁屏蔽封装的电感，产生的噪声小， emc性能也会好一些。不然就会像群里这位兄弟遇到的一样，太离谱了。
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7 X. ]  K* u. i; x9 O8 Y写在最后
都说硬件工程师越老越吃香，这句话也证明硬件也是需要积累的，王工从事硬件多年，也会不定期分享技术好文，感兴趣的同学可以加微信，或后台回复“加群”，管理员拉你加入同行技术交流群。
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" V2 T' F/ N  \) X2 r& b8 e; @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）

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