前面文章雖然講了“DCDC設(shè)計中電感如何選型？(點擊可跳轉(zhuǎn)文章鏈接)”，但還是有小伙伴反饋公式太復雜，不清楚來由，也沒看懂公式。今天就圍繞這個來展開。
1、一道筆試題
照例，先拋出一道題“DC-DC的電感感值如何計算？”。這道題，在面試中不好具體去問，光靠口述確實有些抽象。但在筆試題中，與此相關(guān)的或者衍生的問題，則頗受考官喜愛，因為它可以真實體現(xiàn)答題者的硬件基本功。為什么這么講，因為它涉及多個重要知識點和公式。
預警：本文涉及諸多公式的推導，可能會比較乏味，但絕對純干貨！
2、一個重要公式
在計算DC-DC所需電感之前，首先介紹一個電感相關(guān)的公式。毫不夸張地講，這是電感最最重要的公式，沒有之一。
V=L*dI/dt
這個公式之所以重要，因為它體現(xiàn)了電感的諸多特性，比如：
（1）電感上的電流不能突變；
（2）電感上儲存的能量不能突變；
（3）電感上的電流變化率可以突變；
（2）電感上電壓與電流變化率的關(guān)系；
如果把一個電感電流變化曲線的時間軸抽象劃分為n多個Δt，對應(yīng)的電流變化量為ΔI，那么該公式可以變?yōu)椋?/p>
V=L*ΔI/Δt
那么：V*Δt=L*ΔI
請記住上面的變換，尤其是公式里的V*Δt！再繼續(xù)介紹下一個重要定律。
3、一個重要定律
伏秒定律：（在開關(guān)電源中）導通階段的電感電壓與其導通時間的乘積必然等于關(guān)斷階段的電感電壓與其關(guān)斷時間的乘積。
即：Von*ton=Voff*toff
這里的Von*ton、Voff*toff就是伏秒積。
由此可得，
Von*ton=L*Ion
Voff*toff=L*Ioff
PS：
（1）Ion為導通時間ton期間電感電流的變化量ΔI，Ioff為關(guān)斷時間toff器件電感電流的變化量ΔI。
（2）ton=D*T=D/fsw（前提：DC-DC處于連續(xù)導通模式）。D為占空比，T為DC-DC的開關(guān)變換周期，fsw為變換頻率。
（3）toff=(1-D)*T=(1-D)/fsw（前提：DC-DC處于連續(xù)導通模式）。
因此，公式變?yōu)椋?/p>
Von*ton=Von*D/fsw=L*Ion
Voff*toff=Voff*(1-D)/fsw=L*Ioff
是不是有點感覺了？繼續(xù)往下看。
4、一個關(guān)鍵參數(shù)
電流紋波率，通常用r表示，指的是電感的交流紋波與電感的直流分量Idc的比值。
即：r=ΔI/Idc
電流紋波率是DC-DC設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)，它將電流的直流分量Idc、交流分量Iac、電流紋波ΔI、峰值電流Ip這些值聯(lián)系起來。
以Buck電路為例，
（1）負載電流(平均電流)Io=Idc；
（2）電流紋波ΔI與交流分量的關(guān)系：ΔI=2*Iac=r*Idc；
（3）峰值電流Ip與Iac、Idc的關(guān)系：Ip=Iac+Idc=Idc(1+r/2);
在實際工程設(shè)計中，r值通常取值0.3~0.5之間。請記住這個經(jīng)驗值！
5、Buck電路兩種回路
Buck電路，在ton期間Mos管導通，電流回路如下圖所示，Von=Vin-Vout。
Von*ton=Von*D/fsw=L*Ion
=L*ΔI=L*r*Idc=L*r*Io
那么，L=Von*D/fsw*r*Io
所以，L=(Vin-Vout)*D/fsw*r*Io
Buck電路，在toff期間Mos管關(guān)斷，電流回路如下圖所示，Voff=Vout。
Voff*toff=Voff*(1-D)/fsw=L*Ioff
=L*ΔI=L*r*Idc=L*r*Io
那么，L=Voff*(1-D)/fsw*r*Io
所以，L=Vout*(1-D)/fsw*r*Io
是不是還有些凌亂，怎么還兩種公式，不統(tǒng)一？別急，繼續(xù)往下看。
6、一個傳遞函數(shù)
表面上看，ton和toff期間兩個L計算公式不一樣，實際是一樣的。因為對于Buck電路而言，直流傳遞函數(shù)為：
D=Vout/Vin
注意：Boost和Buck-Boost電路的傳遞函數(shù)不是這樣的哈！
基于這個傳遞函數(shù)，可得：
(Vin-Vout)*D=Vout*(1-D)
所以，不論ton，還是toff期間，都有：
7、總結(jié)
總結(jié)下，為了推導DC-DC的電感計算公式，我們先后介紹了：
（1）重要公式：V=L*dI/dt，及衍生公式：V*Δt=L*ΔI；
（2）重要定律：Von*ton=Voff*toff
（3）關(guān)鍵參數(shù)：r=ΔI/Idc
（4）兩種回路：ton時，Von=Vin-Vout；toff時，Voff=Vout；(Buck電路)
（5）傳遞函數(shù)：D=Vout/Vin(Buck電路)；
Buck電路的電感計算公式為：(r通常取0.3~0.5之間)
以上都是電源設(shè)計中的純干貨。這里還要重點說明下，本文中的舉證推導內(nèi)容都是以DC-DC的Buck電路為例，特別是(4)和(5)，都是有明確前提的。對比Boost或Buck-Boost電路，僅適用于(1)(2)(3)。
放個手寫推導版，這樣看著比較直觀。
以上所述，部分內(nèi)容涉及個人理解，如有覺得不妥，歡迎留言討論。
怎么樣？一個簡短的問題，給出的回答可淺可深，就看你對這個知識點的理解達到怎樣的程度。你學廢了么？
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