开关电源电路设计中电感选型小窍门

常将两者混淆，造成工程技术上的错误。Isat与Irms两者分别表示什么，中文又是指什么? Isat与Irms两者如何定义，它们与那些因素有关?我们在电感设计时，如何定义?
Isat：指磁介质的饱和电流，在下图B-H曲线中，是指磁介质达到Bm对应的Hm所需的DC电流量的大小，对于电感，即电感下降到一定比例后的电流大小，如SRI1207-4R7M产品，电感下跌20%的电流为8.4A，则Isat=8.4A。Isat计算公式如下：
设截面积为S、长为l，磁导率为μ的铁环上，绕以紧密的线圈N匝，线圈中通过的电流为I。則依磁路定律:
Hl/0.4π=NI=0.7958Hl
对于同一材质及呎吋的铁芯Hl依B-H曲线进行变化，但在同一斜率下，Hl是不变的，因此:
N1*I1=Hl/0.4π=N2*I2
即:
N1/N2=I2/I1

Irms：指电感产品的应用额定电流，也称为温升电流，即产品应用时，表面达到一定温度时所对应的DC电流。

以下是以2520系列中的4.7uH叠层功率电感为例对比说明业界目前对电感器额定电流Irat、饱和电流Isat以及温升电流Irms标识状况。
叠层功率电感（铁氧体大电流电感）参数比对表


现状会误导工程师选型，产生隐患；

目前有相当部分叠层功率电感生产厂家对其产品额定电流规格都是沿用传统信号滤波处理用叠层电感额定电流标准来定义，其根据电感的温升电流值来定义其额定工作电流。这种情况下产品设计工程师往往会按照传统功率电感选型经验并根据供应商电感规格书上定义的额定电流值来衡量其实际电路中的额定工作电流，这样一来很可能会导致因电感饱和电流低于电路的实际工作电流，会存在如下隐患：
A). 电感实际工作时因电流过大导致饱和，引起电感量下降幅度过大造成电流纹波超出后级电路最大允许规格范围造成电路干扰，从而无法正常工作甚至损坏；
B).电路中实际工作电流超过电感的饱和电流有可能会因电感饱和电感量下降产生机械或电子噪音；
C).电路中实际工作电流超过电感的饱和电流会导致因电感饱和，其电感量下降引起电源带负载时输出电压&电流不稳定，造成其它单元电路系统死机等不稳定异常情形;
D).电感额定电流（包括饱和和温升电流）选择余量不足会导致其工作时表面温度过高、整机效率降低、加速电感本身或整机老化使其寿命缩短

第三部分  开关电源的输出电感选型

我们需要重点考虑的电感的参数：

1、等效电阻：影响效率

2、电感值：影响纹波电流

计算出正确的电感值对选用合适的电感和输出电容以获得最小的输出电压纹波而言非常重要。

从下图可以看出，流过开关电源电感器的电流由交流和直流两种分量组成，因为交流分量具有较高的频率，所以它会通过输出电容流入地，产生相应的输出纹波电压dv=di×RESR。这个纹波电压应尽可能低，以免影响电源系统的正常操作，一般要求峰峰值为10mV~500mV。

纹波电流的大小同样会影响电感器和输出电容的尺寸，纹波电流一般设定为最大输出电流的10%~30%，因此对降压型电源来说，流过电感的电流峰值比电源输出电流大5%~15%。

在开关管开关的过程中，电感上电流的变化。

在开关管开关的过程中，电感的欧姆定律应用，计算：

输出的电流纹波，与电感值成反比，与开关频率成反比。

由上面公式可知，电感的感值越大，输出纹波电流就越小。但带来问题是动态响应（response time）变慢。如果电感感值较小，如果想输出电压的纹波也小，就需要提高开关频率，这样MOS管上的开关损耗就增加，电路效率下降。

第四部分  实际电路设计

BUCK型开关电源规格需求：5V0~24V0→1V~5V0 输出电流：2A

电源控制器备选型号：MP4420A（A表示：CCM模式，H表示：轻载降频模式）

PIN2PIN兼容： MPQ4420A-DJ（工业级），MPQ4420A-DJ-A（汽车级）

厂家：MPS

电源输出：3.3V

电源范围要求：5%

电源纹波要求：2%   0.066V

开关频率：410kHz（320~500kHz）

占空比：12V转3V3:    27.5%

我们选定10uH电感之后，即确定了纹波电流：

纹波电流  =  （12V-3.3V）*0.275/（0.00001*320000）=0.75A

我们选定的陶瓷电容的ESR：

含义即为电容器所能耐受纹波电流/电压值。 它们和ESR 之间的关系密切，可以用下面的式子表示： Urms = Irms × R 式中，Urms 表示纹波电压 Irms 表示纹波电流 R 表示电容的 ESR。

由上可见，当纹波电流增大的时候，即使在 ESR 保持不变的情况下，涟波