【導讀】在大部分開(kāi)關(guān)穩壓器的數據手冊，以及大部分應用筆記和其他說(shuō)明文本中，電感電流紋波建議在標稱(chēng)負載工作的30%。這意味著(zhù)在標稱(chēng)負載電流下，電感電流波峰和電感電流波谷分別比平均電流高15%和低15%。為何選擇30%的電感電流紋波或電流紋波比(CR)可以說(shuō)是不錯的折衷方案？
在大部分開(kāi)關(guān)穩壓器的數據手冊，以及大部分應用筆記和其他說(shuō)明文本中，電感電流紋波建議在標稱(chēng)負載工作的30%。這意味著(zhù)在標稱(chēng)負載電流下，電感電流波峰和電感電流波谷分別比平均電流高15%和低15%。為何選擇30%的電感電流紋波或電流紋波比(CR)可以說(shuō)是不錯的折衷方案？對于降壓轉換器，例如圖1所示的轉換器，公式1適用：
圖1. 使用降壓轉換器時(shí)相應的電感電流紋波。
此公式基于電流紋波比CR計算降壓轉換器所需的電感值L。該比值一般指定為0.3，或30%峰峰紋波。在該公式中，D表示占空比，T表示周期時(shí)間，取決于各自的開(kāi)關(guān)頻率。
使用不同的電感電流紋波會(huì )怎么樣？
圖2中，紅色線(xiàn)條表示電路的電感電流紋波（電流紋波比(CR)為30%，輸出電流為3A。這是開(kāi)關(guān)穩壓器電路設計中常見(jiàn)的折衷選擇。藍色波形對應的電感電流紋波為133%，綠色波形對應的電感電流紋波為7%。圖2. 標稱(chēng)負載下，紋波電流比為30%的電感電流紋波（紅色）、小電感電流紋波（藍色）和大電感電流紋波（綠色）。圖3顯示相同的電路以部分標稱(chēng)負載作為輸出電流（例如1A）運行時(shí)的情況。在高電感電流紋波下，如圖3中的藍色波形所示，電感會(huì )在每個(gè)周期完全放電。這個(gè)模式稱(chēng)之為斷續導通模式(DCM)。在這種模式下，控制環(huán)路的穩定性發(fā)生變化，可能產(chǎn)生更高的輸出電壓紋波。圖3. 部分負載下，紋波電流比為30%的電感電流紋波（紅色）、小電感電流紋波（藍色）和大電感電流紋波（綠色）。所以需要采用一定的紋波電流比，以避免出現DCM。在紋波電流比為30%時(shí)，能得到不錯的折衷結果。如果紋波電流比較低，即使在部分負載下，系統大部分時(shí)間也會(huì )在連續電流導通模式下運行。所以，通過(guò)對電路進(jìn)行優(yōu)化，便可在該模式下運行。選擇的紋波電流比過(guò)高會(huì )怎么樣？紋波電流比高于30%時(shí)，電感尺寸更小，成本更低。但是，峰值電流大幅增高，會(huì )產(chǎn)生大量電磁干擾(EMI)，遠高于典型電路能夠接受的水平。此外，要使用連續導通模式(CCM)，負載電流要達到更高。這還不是問(wèn)題，但是在這個(gè)模式下，其工作特性會(huì )發(fā)生改變，在設計電路時(shí)，這一點(diǎn)必須考慮在內。此外，相較于較低的電感電流紋波，還會(huì )導致更高的輸出電壓。選擇的紋波電流比過(guò)低會(huì )怎么樣？紋波電流比低于30%時(shí)，電感尺寸更大，成本更高。因為儲能設備的尺寸很大，負載瞬態(tài)響應會(huì )更低一些。例如，在快速斷開(kāi)高負載電流時(shí)，電感中存儲的電能必須傳輸到某些地方。這會(huì )導致輸出電容(COUT)兩端的電壓升高。電感中的電能越多，輸出電壓就越高。過(guò)壓可能會(huì )損壞供電電路。在權衡不同的電感電流紋波比的優(yōu)缺點(diǎn)之后，我們發(fā)現，對于大部分應用，約30%左右的電流紋波比更為合用。但是，在有些情況下，也可以有所偏離，只要結果可以接受。
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