Buck电感计算

降压电路（也叫buck电路）是值输出电压小于输入电压 ，控制IC通过调整占空比来实现电压的转换，其表达式为Vout=Vin*D。ST L7987是一款非同步开关管内置的IC。现在根据IC的DATASHEET分析BUCK电感的设计。1，典型电路图

2，设计输入条件

Vin22VVout12VVfb0.8V3，计算感量

ILIout3A

Vout1LminVoutΔI0.1IL0.3AVin_min16VIout3AIss510

6

Vin_max28VFsw500KHz

A

ΔIFswVin_min5210H关于电感电流变化系数的选择，与很多因数有关。系数越大，电感体积越小，但是纹波电流大，需要大容量的滤波电容器。这里计算选择了0.1，仅供参考。

L_actual22μH

Vout1ΔI_actualL_actualFswVin_min0.273AVoutIpeakILD(Vin)ΔI_actual23.136ATon(Vin)D(Vin)FswVinVoutΔIL(Vin)VinVoutL_actualTon(Vin)VoutVinIoutIL(VinIoutt)if0modt1Ton(Vin)2L_actualFswFswIoutΔIL(Vin)Voutmodt1Ton(Vin)ifTon(Vin)modt11L_actual2FswFswFswmodtΔIL(Vin)13.43.232.82.60510IL(Vin_minIoutt)IL(VinIoutt)IL(Vin_maxIoutt)6110t51.5105通过电流波形图，我们可以看出不同输入电压条件下，输出电流可以保持为3A,电路只需要调整占空比即可4，开关管电流波形，续流二极管电流波形Imos(VinIoutt)IoutΔIL(Vin)2VinVoutL_actual1modtif0modt1Ton(Vin)FswFsw10ifTon(Vin)modt1FswFsw3.5Imos(VinIoutt)Imos(Vin_minIoutt)Imos(Vin_maxIoutt)2.52051036110t51.5105Idiode(VinIoutt)0if0modtTon(Vin)FswIoutΔIL(Vin)Voutmodt1Ton(Vin)ifTon(Vin)modt11L_actual2FswFswFsw1Idiode(VinIoutt)4Idiode(Vin_minIoutt)3Idiode(Vin_maxIoutt)2105106110t51.5105从两个器件的波形图可以看出BUCK电路的工作过程，开关管导通的时候，电感电流上升，电感储存能量，续流二极管处于关闭状态，无电流。开关管关闭后，电感电流下降，电感释放能量，续流二极管处于导通状态，且电流减小。5，电感设计

电感在一个周期中有储存能量和释放能量的过程,磁芯磁路中需要高磁阻部分来担任这个作用。常用的几种电感结构有：工字/棒形磁芯(开磁路）；气隙铁氧体；金属磁粉芯；气隙非晶磁芯1IrmsFsw2FswIL(VinIoutt)dt3.003A0a)选择铁氧体磁芯AP法选择磁芯

Aw=N*Irms/J/Ku Ae=L*Ipeak/N/Bm Ap=L*Ipeak*Irms/Ku/J/BmKu0.4Bm0.25T10J44Amm2ApL_actualIrmsIpeakKuJBm5.18110m选择磁芯EQ18

Ae3010

2

cm

2

Le2.17cmVe66810

3

cm

3

ur1800

NL_actualIpeakAeBm9.2L_actualIpeakAeN_actualN_actual10SIrmsJBm_actual70.23TDSW2.5031047.50910m2W3mmm选择3*0.25mm扁线可以满足要求计算磁芯气隙

4π10GAP7HmAeN_actual2L_actual1.714104m计算损耗

ID7.2mm

ρ2.3310

8

Ωm

L_cu3.14(IDW)N_actual1.050.336mR_cuρL_cuWD2

0.01ΩP_cuIrmsR_cu0.094WΔBΔIIoutBm_actual0.023T1.734.31FswPcv0.026KHzΔB102T5mWcm3108.592kgms3P_fePcvVe7.25410WPtotalP_feP_cu0.094W

计算温升

L_core18mm

W_core9.7mm

H_core6.3mm

4

As2(L_coreW_coreL_coreH_coreW_coreH_core)6.98210m

2

ΔT2956.982b)选择金属磁粉芯

0.7

0.094

0.85

10.144

Bm_powder0.5TApL_actualIrmsIpeakKuJBm_powder2.591010m4D1.13IrmsJ9.792104mD_choose1.0mm

初选磁芯KS065125A

根据计算软件得到设计值如下：

L031.75μHP_core0.1WΔT16.1L_3A24.76μHP_wire0.16W

Ptotal0.26W金属磁粉芯的设计有软件可以帮助，相关计算公式供应商也可以提供，包括损耗计算公式，电感下降比例计算，温升等各种。6,计算输出电容

Δic(VinIoutt)IL(VinIoutt)Iout

10.5Δic(VinIoutt)00.510655510110t1.5101ic_rmsFsw2FswΔic(Vin_maxIoutt)dt0.18A06

Co110010CoCo1

FEsrc134010EsrcEsrc1

3

ΩCo24710

6

FEsrc210

3

Ω

计算电容电压纹波Vpp(Vin)ΔIL(Vin)EsrcΔIL(Vin)Ton(Vin)CoVpp(Vin_max)0.217V