Buck转换器电感值的最大限制

我使用以下公式找到了降压转换器所需的最小电感器-

我们通常在计算出的最小电感值上使用40％的缓冲（以便在额定电流下的电感不会有太大变化，并且纹波将受到控制），然后选择电感器。

我认为较低的电感器值将具有更大的纹波和良好的瞬态响应，因为电感器值的增加将具有较小的纹波和较小的输出电容器压力。

降压转换器的电感值是否有更高的限制？

我的要求如下：

• $V_{in}$ = 10.8至13.2V，典型值= 12V
• $V_{out}$ = 0.9V
• $I_{out}$ = 15A
• 涟漪= 30％
• $V_{out}$ 涟漪= 2.5％
• 可能发生的瞬变可能高达10A / 2us。

我已经在TI / National Instruments的WEBENCH中看到了指定最大电感器的值，但是我不确定它们是如何计算出来的。

增大电感器的值会早晚将电路切换到连续导通模式（CCM），在该模式下，有恒定的直流电流流过电感器，并且纹波电流（三角形波形）叠加在此基本直流电流上。

这意味着在此模式下，电感器的电流永远不会降至零。电感中存储的能量确实是$\dfrac{LI^2}{2}$但是，只有一部分能量以周期的方式传递给消费者： ${\dfrac{LI_{max}^2}{2}} - {\dfrac{LI_{min}^2}{2}} = \dfrac{L(I_{max}^2-I_{min}^2)}{2}$，其余部分停留在电感器中（或多或少永久地）。消费者消耗的能量将是通过电感中的存储传递的能量与流过电感的直流电流不断传递的能量之和。

可能的最大纹波电流的大小由电感值，开关频率，开/关占空比（或多或少等于输出与输入电压之比）以及连接到电感器的电压（输入电压）决定。减去ON阶段的输出电压和OFF阶段的输出电压）。增大电感值会减小最大可能的纹波电流。一旦所需的输出电流超过最大可能纹波电流的一半，就将变为CCM。

更大的电感有什么缺点？

• 匝数更多，因此电感器中的直流电阻更高，这意味着更大的铜损，或者必须增加导线的厚度/股数来弥补这一点，从而增加了电感器的尺寸和成本。

• 电感较大时，反馈控制环路将变慢，这意味着电源将难以适应快速变化的负载。响应单位步长的负载变化，这可能会显示为较大的过冲。

• 当使用异步降压转换器时，在关断状态下，自激二极管将导通。在DCM中，仅当电感中存储的能量完全消除时，二极管才会导通。在CCM中，由于电感器电流永远不会为零，因此二极管在整个OFF相均处于导通状态。这意味着自由运行二极管上的损耗较高-这可能是一个问题，尤其是因为可以通过使用具有较低R _dson的FET来降低FET上的损耗，但您不能对二极管进行同样的处理。输出与输入电压之比越小，这个问题可能越严重。