当Buck电路的负载电流从1A增大到2A，电感该调大还是调小？

硬件笔记本

今天跟大家聊点更加贴合实际应用的。不知道你在DC-DC应用中有没有遇到过，由于负载变化导致负载电流翻倍的情况，那Buck电路的电感参数也需要做相应调整。于是就有了今天要讨论的内容。
7 K2 U: Y! C' ^  o% u
一道面试题

, B0 L" W6 \2 G! R3 V  ]+ {6 |

1gpakkwks5y64013919109.jpg

( `. l1 L, N% Q照例，先抛出来一道面试题“Buck电路在其他参数不变的条件下，当负载电流从1A增大到2A，电感感值该如何调整？”。这道题可能是面试官“刻意地”随口一问，但整不好就是送命题。怎么样，调大还是调小？随便选一个，都有50%的胜算。你会怎么选呢？
" M8 _6 {3 m% O' w: w, t
9 s: r  \, ]7 P* _3 ]3 R自我感觉良好的答案
- t1 h, [1 [2 X2 r9 u- b, s6 l8 {
. Z# S1 \) K  e! {8 t有小伙伴认为负载电流增大，电感就应该需要更大的通流能力，就应该需要更大的电感。因此电感感值需要调大。
& m& G0 s8 r# O" q& I3 {这个解释看起来，逻辑上没毛病，道理也讲的通，自我感觉良好。但却顺顺利利的得了0分。为啥呢？因为答题者这么回答，说明他并不清楚Buck电路中负载电流与电感之间的逻辑关系，仅仅是想当然的猜测。下面我们来讨论下正确的解题思路。
* ?8 s3 W) J5 d, m- I* {5 b
" S+ T! t# }6 A7 U, \第一种维度--电感计算公式
$ I, J/ h* q8 {. e5 H. T
+ L0 T8 }: p& c% d0 l如果你看过这篇《纯干货！DC-DC的电感计算公式推导过程！》，或者你知道Buck电路电感L的计算公式(如下公式)，那恭喜你，这道题就变成了送分题！

, @7 U+ [1 r9 D0 f0 E: O! E7 L

4fjeh31bhfk64013919209.png

, a* f& ^2 b+ @
! W& M  T" W# M5 E9 l( Z从上式可以看出，L和Io是反比关系。当Io增大一倍，在其他参数不变的条件下，那么L需要调整到原来的一半。如果你不知道这个，没关系，正好可以跟着我从另外一个角度来看这个问题。

第二种维度--电流纹波率
) R$ y0 ~( \* L! |( Q- t3 x: t1 U
" \9 w1 v- u6 T& f+ O- a, O% u4 W. \上面是从L计算公式来推导。公式有些复杂，现在假设我们不知道，那该如何分析这个问题。前面我们讲过电感最重要的公式（没有之一）：

d4l2ntflq5p64013919309.png

在此基础上进行离散化，公式则变形为：


6 w1 `$ {# Q' l' ]! a0 L* b" K& P

31d0hffsrpy64013919409.png

对公式做进一步变形，则可以得到电感纹波电流ΔI等于：
! C2 ~5 c5 q; d/ d

p5nohg0dscy64013919509.png

9 @% O- M$ s  P1 Y1 W3 F注意看这个公式，V*Δt不就是前面我们提到的伏秒积么？而伏秒积除以电感，怎么理解？我们讲速度指的是单位时间(每秒钟)内物体移动的距离(米)，所以速度是距离除以时间。这里伏秒积除以电感，可以理解为单位电感内所积累的伏秒积。所以，电感纹波电流ΔI指的是单位电感内积累的伏秒积。

p40uqweyw5f64013919609.png

2 n1 [: H- A( ?  ?  `
讲完纹波电流，我们再说下电流纹波率r，它是电感纹波电流与电感直流分量的比值。通常取值范围是0.3~0.5，取值0.4是最优。它是DC-DC转换电路一个至关重要的参数，
对于Buck电流，负载电流Io等于电感直流分量Idc。这样就在负载电流Io和纹波电流ΔI之间建立了联系。
当Io(Idc)增大一倍时，为了保证r依旧保持原有值，ΔI也需要相应增大一倍。而Io的增大，对伏秒积V*Δt并没有影响。ΔI要增大一倍，V*Δt不变，L就只能减小为原来的1/2。因此电感需要调小到原来的一半。

总结

总结下，本文从两个不同的维度构建负载电流Io与电感L之间的关系，解释了Buck电路，负载电流增大，电感该如何调整。
* S/ Y2 W3 J6 x# e# ]4 D8 t1）维度一：电感的计算公式；
2）维度二：电流纹波率r；
% f0 @' ]9 T5 m9 R另外重点介绍了电感纹波电流ΔI和电流纹波率r这两个概念。
* R+ r0 B9 \" B- e1 j3）电感纹波电流ΔI等于单位电感内积累的伏秒积。
  B! E* v3 F9 {' @& |# N$ r4）电流纹波率r是电感纹波电流与电感直流分量的比值。
4 a& Q8 W) O, p" s
以上所述，部分内容涉及个人理解，如有觉得不妥，欢迎留言讨论。
" e' p; u( P# }怎么样？一个简短的问题，给出的回答可浅可深，就看你对这个知识点的理解达到怎样的程度。你学废了么？