硬件面試易錯題！負載電流越大，BUCK電路中電感值越大還是越小？

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關鍵設計參數1：紋波電流ΔiL

在開關管導通期間Ton，電感電流上升，其變化量為:

這個公式表明，在輸入/輸出電壓和開關頻率固定的情況下，電感值L的選擇與我們期望的電流紋波ΔiL直接相關。

關鍵設計參數2：電流紋波率r

之前的文章我們介紹了電流紋波率r的概念，r存在的意義是為了在不同的負載條件下都能對電源設計進行一致性的評估和優化電源性能。

其中，Iout是指輸出的直流負載電流，也等于電感的直流平均電流IDC。

我們在設計一個BUCK電源之前通常要預先設定一個目標紋波率r。例如，r=0.4是一個常見的經驗值。這意味著，我們希望電感紋波電流的峰峰值始終是直流輸出電流的40%。這個保持r值恒定的設計理念，是理解負載電流與電感值關系的關鍵所在。

假設設計參數設定如下：

輸入電壓Vin=12V

輸出電壓Vout=3.3V

開關頻率fs=300kHz

目標電流紋波率r=0.4

首先，計算占空比D:

D = Vout / Vin = 3.3V /12V = 0.275

輕負載條件

假設負載電流Iout1 = 1A。

1.計算期望的紋波電流ΔiL1:

為了維持r=0.4，我們期望的紋波電流為：

2.計算所需的電感值L1:

將ΔiL1代入電感核心公式：

因此，在1A負載下，我們需要一個約20μH的電感來滿足40%紋波率的設計目標。

重負載條件

現在，我們將負載電流加倍，Iout2=2A，并保持其他所有設計目標，尤其是r=0.4不變。

1．計算期望的紋波電流ΔiL2:

為了繼續維持r=0.4，新的期望紋波電流也必須加倍：

2．計算所需的電感值L2:

此時，電路的伏秒積（Vin－Vout）× D/fs 并沒有改變，因為它僅由電壓和頻率決定。為了讓紋波電流ΔiL從0.4A增大到0.8A，唯一的方法就是減小電感L。

通過計算我們清晰地看到，L2≈L1/2。