電感器不同電流紋波比例的影響

在開關調節器中，通過電感器實現瞬時儲存能量，以便將輸入電壓轉換為更高或更低的輸出電壓。電感器的大小取決于開關調節器的切換頻率和預期的電路電流流動。

精準選取電感值的計算方式

如何精確選擇合適的電感值？使用一個包含電感器電流紋波的通用公式即可完成。在大多數開關調節器的數據表、應用筆記以及其他解釋文本中，通常推薦在名義負載工作狀態下使用30%的電感器電流紋波。也就是說，在名義負載電流下，電感器電流峰值比平均電流高15%，谷值低15%。那么，為什么通常選擇30%的電感電流紋波或電流紋波比（CR）作為一個良好的折中選擇呢？

對于一個類似降壓轉換器的場景，適用以下公式：

此公式根據電流紋波比例CR來計算降壓轉換器所需的電感值L。此比率通常指定為0.3，即30%的峰值紋波。其中，D代表占空比，T為周期時間，依賴于具體的切換頻率。

不同電流紋波會怎樣？

在名義負載下，通常選擇的30%紋波比例呈現紅色；使用較小電感的情況以藍色表示；而使用較大電感的情況以綠色表示。

圖示展示了輸出電流為3A的電路中，30%電流紋波比例的波形為紅色，代表通常在開關調節器電路設計中采用的折中方案。藍色波形的電感電流紋波為133%，綠色波形的電感電流紋波為7%。

在輸出電流為名義負載部分，如1A的情形下，高電感器電流紋波將由藍線表示。在這種模式下，每個周期內電感器的能量完全放電。這種模式稱為非連續導通模式（DCM）。在此模式中，控制回路的穩定性行為會改變，導致輸出電壓紋波可能增加。

為了避免DCM，需要一定的紋波電流比例。30%的紋波電流比例是一個良好的折中選擇。如果紋波電流比例低，哪怕是在部分負載下，系統主要也是在連續電流導通模式（CCM）下運作。電路因此可以針對該模式進行優化。

紋波電流比例過高會怎樣？

若紋波電流比例高于30%，電感器會更小，因此造價更低。不幸的是，峰值電流大幅上升，會產生比必需的典型電路更多的電磁干擾（EMI）。此外，只有在更高的負載電流下，才能達到連續導通模式（CCM）。這可能不是問題，但這種模式下的操作行為會改變，必須在電路設計中予以考慮。與低電流紋波比相比，輸出電壓紋波也會增加。

紋波電流比例過低又會如何？

對于低于30%的低紋波電流比例，電感器會變大，相應的造價也更貴。由于能量存儲裝置的尺寸較大，負載瞬態響應也會變慢。例如，如果高負載電流迅速切斷，電感器中儲存的能量必須有去處，這會增加輸出電容（COUT）上的電壓。電感器中的能量越多，輸出電壓超出的幅度也越大。這種超額電壓可能會損壞供電回路。

綜合權衡不同電流紋波比例的優缺點后，大約30%的值似乎對于大多數應用來說是一個不錯的折中。然而，在某些情況下允許偏差，只要結果影響可以接受。