瞎蒙！電源紋波大，換電感能行嗎？

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) p! Z- X# G8 l# T( W, a大家好，我是王工。
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那天一個同事的板子打樣回來了，測試發(fā)現(xiàn)電源的紋波很大，嘗試了很多方法，核對電路圖，PCB圖，加大電容都沒搞定，然后他就想著把電源輸出的電感給換一換，看能不能解決，問我有沒有物料，懶得去領(lǐng)。
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我說你再去算一下電感值對不對，他說公司反正就這幾種料，再試一下。
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其實(shí)DC/DC電源紋波大的原因有很多，不僅可能跟設(shè)計的元件參數(shù)有關(guān)，也可能跟測試方法或者其它方面有很大關(guān)系。
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( B) ?# B8 r( n' f" |/ T( ?0 o) P所以，今天寫這篇文章有兩個目的:1、吐槽一下公司的領(lǐng)料流程。想在公司領(lǐng)個料，流程實(shí)在是太麻煩，一個流程N(yùn)多領(lǐng)導(dǎo)過，非常耗時，幾毛錢的電感，插座，DC/DC芯片都要走線上OA流程，通過審批后庫房才安排發(fā)料。所以很多人更愿意從廢板子上拆下來用，有走流程這個時間，自己早就改好了。
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8 u% E8 e9 j% P+ U( e8 e/ B) ?$ h" a2 y# K2、帶大家一起回顧一下基礎(chǔ)知識，DC/DC電路基本工作原理，輸出電感跟紋波的關(guān)系，以及如何計算電感值。
如下圖，一個降壓電路，它是由MOS開關(guān)管Q1、電感L1、二極管D1和電容組成。
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& l) U3 }, N- b8 m1 w基本工作原理：
2 d# g: p" G4 `2 K1、當(dāng)Q1打開，Vin給電感L1充電，流過電感L1的電流逐漸增加；
2、當(dāng)Q1關(guān)閉，電感L1通過負(fù)載和二極管放電，L1的電流逐漸減小。所以，BUCK電路基本工作過程，就是對電感充放電的過程。下面一起來計算一下電感：
假設(shè)開關(guān)電源的最大輸入電壓為12V，輸出電壓為5V，輸出電流為1A，最大紋波電流為300mA，f=300kHz。


% ~, \+ ]# r7 M8 l( l* F計算如下，其中D是占空比，VL是電感兩端的電壓。

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9 `- l7 K+ {$ L+ L/ q3 Y3 w' v電感值通常要留一定的余量，一般是20%-30%，如果我們?nèi)?0%，則電感選取46.68uH，實(shí)際比較接近的電感值為47uH。

那為什么會預(yù)留20%余量，這個余量怎么理解？
3 p) r# h; D  A# [& G' \如果電感量減小了，能量儲存可能不夠，只能通過提高開關(guān)頻率來滿足負(fù)載需求，提高頻率帶來的問題是MOS管的開關(guān)損耗增加。如果電感增大了，確實(shí)可以減小電感紋波電流，從而減小輸出紋波電壓，但是DCR也會變大，飽和溫升電流會減小，同時環(huán)路動態(tài)響應(yīng)也會變慢。所以需要折中考慮再選擇，一般推薦20%-30%。
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既然說到DCR，那咱們就一起來了解電感比較重要的兩個參數(shù)（其他沒寫到的大家感興趣可以自己搜索一下）。
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DCR
英文全稱為DC Resistance，即直流電阻，可以理解成電感上串聯(lián)了一個電阻，它會直接引起電感的導(dǎo)通損耗，電感會因為直流電壓特性而下降，從而導(dǎo)致紋波增加。
+ D- ]9 c, U; |; c7 j* T9 o尤其是在重載情況下，DCR熱損就很明顯。所以咱們在選型的時候，對于DCR基本要求都是越小越好，DCR 越小，效率和溫升都會越好。
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Isat
英文全稱Saturation Current，它表示電感的飽和電流。簡單說，就是管子導(dǎo)通時，電感將能量儲存起來；關(guān)斷時，將電感中儲存的能量提供給負(fù)載，以維持負(fù)載電流的持續(xù)。隨著電感電流的增加，電感量會衰減，這是由磁芯材料決定的，如果衰減過大，導(dǎo)致電感失效，電感就變成了一根導(dǎo)線，此時稱電感飽和了。我們在進(jìn)行選型時，要確保Isat大于負(fù)載電流。所以，如上的實(shí)例還應(yīng)該包含峰值電流的計算。
Imax=Iave+△I/2=1+0.3/2=1.15A流過電感的峰值電流Isat要大于1.15A，一般建議Isat要比Imax高大約20%-30%，實(shí)際選擇的Isat要大于1.15*1.25=1.43A。
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9 Y( |- P0 m0 C最后再提一句，推薦選用帶磁屏蔽封裝的電感，產(chǎn)生的噪聲小， emc性能也會好一些。不然就會像群里這位兄弟遇到的一樣，太離譜了。

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寫在最后
6 W! u# `4 {5 K都說硬件工程師越老越吃香，這句話也證明硬件也是需要積累的，王工從事硬件多年，也會不定期分享技術(shù)好文，感興趣的同學(xué)可以加微信，或后臺回復(fù)“加群”，管理員拉你加入同行技術(shù)交流群。

- X* p, d) K/ P4 ]$ S( }1 z以下兩個電路，是之前技術(shù)交流群群友發(fā)的，王工做了一個簡單的分析，旨在幫助入門或轉(zhuǎn)行的同學(xué)理解學(xué)習(xí)（點(diǎn)擊圖片直接進(jìn)入）

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