如何为以下降压稳压器选择正确的电感值？

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首先，我对数学有些反感，而且我不是电子天才，所以我做的事情是出于娱乐和学习目的。

我正在研究降压转换器电路，以将USB Vbus 5V转换为3.3V。我选择了AP5100，发现要找出某些组件的正确值非常具有挑战性。

数据表整齐地在第6页的表1中指定了R1（49.9kΩ）和R2（16.2kΩ）的值，以建立3.3V的输出电压，但是我发现这有点不理解，了解如何计算L1电感的电感值。数据表在第2页，图3中指示为3.3µH：

在此处输入图片说明

我想更好地理解3.3µH的计算方式，如果这实际上是我的应用程序的正确值。

现在回到数据表，用于计算L的公式表示为：

大号 = \frac{V Ø ü Ť \times （ V 一世 ñ - V Ø ü Ť ）}{V 一世 ñ \times Δ 一世 大号 \times F 小号 w ^}

$L = \frac{Vout \times (Vin - Vout)}{Vin \times \Delta IL \times fSW}$

其中ΔIL是电感器纹波电流，而fSW是降压转换器的开关频率。

数据表指出：

选择电感器纹波电流为最大负载电流的30％。最大电感峰值电流由以下公式计算得出：

$一世大号（中号一种 X ） = 一世大号 Ø 一种 d + \frac{Δ 一世大号}{2}$ $IL(MAX) = ILOAD + \frac{\Delta IL}{2}$

好吧，这是我非常失落的地方，并尽我所能将我的小脑袋包裹在价值上。

我知道以下几点：

Vin = 5V（USB Vbus）
Vout = 3.3V
fSW = 1.4MHz
我= 2.4A（我认为）

为了确定电感值，如何确定ΔIL（纹波电流）？

我的公式最后应该看起来像这样，对吧？

大号 = \frac{3.3 V \times （ 5 V - 3.3 V ）}{5 V \times Δ 一世 大号 \times 1.4 中号 H ž}

$L = \frac{3.3V \times (5V - 3.3V)}{5V \times \Delta IL \times 1.4MHz}$

但是ΔIL是什么？

我还认为降压转换器应该允许Vin的输入范围为4.75V至24V？

这是我在Eagle CAD中绘制的示意图：

在此处输入图片说明

inductor buck inductance

— 约瑟夫·范·尼克
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为降压调节器选择电感值直接来自V =。其中V是电感两端的电压，而i是通过电感的电流。首先，您要针对电感处于连续导通模式（CCM）的情况进行设计。这意味着在开关周期中电感器中的能量不会耗尽。因此，有两种状态，一种是开关打开的状态，另一种是开关关闭（整流器打开）的状态。每个状态下电感两端的电压基本上是一个常数（尽管每个状态下的电压值是不同的）。无论如何，由于电压是一个常数，因此电感器方程可以线性化（并重新排列为L）。 $\frac{\text{L di} }{\text{dt}}$

L = 这是您在应用笔记中看到的方程式的基础。 $\frac{V \text{$\Delta $t}}{\text{$\Delta $I}}$
$\text {$\Delta $I}$ 是您定义的，不确定的。

您将需要保持CCM操作，因此将定义为电感器电流（I）的一小部分。一个很好的选择是I的10％。因此，对于您的情况为0.24A。这还将定义输出电容器中的纹波电流，纹波电流越小，输出端的纹波电压越小。 $\text {$\Delta $I}$ $\text {$\Delta $I}$

现在，您可以使用和选择一个L的最佳值（因此，占空比D =）。但是，您也可以使用对不考虑的电感进行过高估计（有关更多信息这里的外观如何为降压稳压器电路选择电感器？）。高估可能是值得的，尤其是在您处于开发初期或确切不确定输出电流将是多少时（输出电流通常最终会比预期高）。 $V_{\text{in}}$ $V_o$ $\frac {V_o} {V_ {\text {in}}}$ $V_{\text{in}}$ $\frac{10 V_o}{I_o F_{\text{sw}}}$

由于您正在研究Linear Technology，因此您应该（如Anindo Ghosh所指出的）也要考虑使用其CAD支持。

— 腮
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您链接到的答案以及您的帖子最有帮助！非常感谢！

— josef.van.niekerk 2013年

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为了设计降压调节电路，最好从制造商的网站上开始使用各种免费的在线电源设计工具之一，例如：

飞兆半导体：电源WebDesigner
线性技术：LTPowerCAD
德州仪器（TI）：WeBench Power Designer和SwitcherPro设计工具

通过提供您的要求（例如，包括可接受的纹波）作为参数，该工具通常会列出一组符合目的的控制器。与从已经确定的控制器开始，然后尝试偏离数据表中为支持组件指定的值相比，这通常是一种更安全的方法。

许多提到的免费“电源设计器”工具都提供了完整的物料清单作为输出-包括所需的电感器，通常带有零件号。

一些设备（例如TI WeBench）还提供建议的布局和所需的电路板空间估计。一些工具还允许将所需的电路板空间作为设计参数，以及组件数量，成本和其他首选项。

— 安妮多·戈什（Anindo Ghosh）
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刚刚在LTPowerCAD上观看了演示视频，正在忙于下载，谢谢。

— josef.van.niekerk 2013年

该死！LTPowerCAD，.msi仅适用于Windows，我在Mac上。:(谢天谢地VirtualBox的。

— josef.van.niekerk

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如果选择了错误的电感值，可能会有助于理解。

如果您选择的电感值太小，则在每个开关周期中流经该电感的电流会发生太大变化。电流在开关周期内可能增长得太多，以致超过了驱动电感器的电路的电流能力。这样高的纹波电流对于输出侧的电容器也不是很好。电容器中的ESR损耗将很高，或者纹波电流将超过电容器的额定值，并且将失败。

如果选择的电感值太大，您将需要购买很多不需要的电感器。带芯的电感器具有饱和电流。这是铁心无法再吸收磁通量的电流，电感器不再是带铁心的电感器，而是几乎是电线。对于给定尺寸和材料的给定磁芯，只需在其周围放置更多匝的导线，即可制造出具有更高电感量的电感器。但是，这些匝数中的每一个都会贡献更多的磁通量，因此，通过增加匝数，您还会降低电感器的饱和电流，因为您的电流将乘以导线匝数，从而达到通过电感器的磁通量。因此，如果您希望在相同的饱和电流下具有更高的电感，则需要一个更大的磁芯。

我会在数学上留下另一个答案的解释。我在这些事情上不是最好的。

— 菲尔·弗罗斯特
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@ josef.van.niekerk我也应该说我不是该领域最大的专家，所以让我们静静地回答这个问题，看看真正的专家是否可以在其中找到任何漏洞：）

— Phil Frost

我还在四处寻找凌力尔特（Linear Technologies）的产品，也许可以在LTSPice中进行仿真，也许可以帮助您更好地理解电路。

— josef.van.niekerk 2013年

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为了确定电感值，如何确定ΔIL（纹波电流）？

使用芯片制造商提供的经验法则（选择一个等于预期最大DC输出电流的30％的值）。此外，第8页上有一条注释，其中写道：“对于大多数应用，建议使用1μH至10μH的电感器，其直流电流额定值比最大负载电流至少高25％。

我= 2.4A（我认为）

但是，听起来您不确定您期望的最大直流输出电流是多少。

看一下从Wikipedia毫不客气地借来的这个波形：

无耻地从维基百科借来的

电感器电流显示在底部。斜坡的大小定义为

$V_L = L \cdot \dfrac{\Delta I}{\Delta t}$

$I_{av}$

还请记住，该部分具有内部误差放大器补偿，这将对输出LC滤波器施加约束（除非您有测量转换器的闭环频率响应的设备，否则请勿偏离其电感范围）。

— 亚当·劳伦斯
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