DC-DC电路设计中，如何挑选和匹配电感 【深圳市丰辉旺科技有限公司】

在DC-DC电路设计中，电感的选型和匹配直接影响转换效率、输出稳定性以及电磁兼容性（EMI）。以下是挑选和匹配电感的关键步骤和注意事项：

1. 确定关键参数

(1) 电感值（L）

计算公式：根据拓扑结构,和设计要求（如纹波电流）计算理论电感值。

电路：  其中，为纹波电流（通常取负载电流的20%-40%）， 为开关频率。

Boost电路：  

实际选型：选择标称值最接近且略大于计算值的电感（考虑余量）。

(2) 额定电流

饱和电流：电感磁芯饱和时的电流，需保证峰值电流 

温升电流：由铜损（DCR损耗）引起的温升，需满足

(3) 直流电阻（DCR）

- DCR直接影响效率,需选择低DCR电感，但需权衡体积和成本。

2. 考虑开关频率与磁芯材料

高频应用（>1MHz）：选择铁氧体磁芯（低损耗），但电感值较小。

中低频应用（<1MHz）：金属合金粉芯（如铁硅铝）或铁粉芯，允许更大电流但损耗较高。

注意磁芯损耗：高频下磁芯损耗,可能超过铜损，需综合评估总损耗。

3. 封装与散热

尺寸：根据PCB布局选择合适封装（如贴片式或插件式），常用尺寸有0805、1210、CDRH贴片电感等。

散热设计：大电流或高温场景下，优先选择开放式磁芯结构（如屏蔽电感）或带散热焊盘的电感。

4. 纹波与EMI优化

纹波电流：增大电感值可减小纹波，但会降低瞬态响应速度。

EMI抑制：选用屏蔽电感（如一体成型电感）以降低磁场辐射，或增加RC吸收电路。

5. 实际测试与调试

饱和测试：通过示波器观察电感电流波形，确保无磁饱和（波形无畸变）。

温升测试：满载运行后，电感温升应低于规格书限值（通常<40°C）。

6. 常见误区

忽略饱和电流：仅关注电感值而忽略饱和电流，导致电感饱和失效。

过度追求低DCR：低DCR电感可能体积大、成本高，需综合效率与成本。

高频下的磁芯损耗：高频应用中，磁芯损耗可能成为主要损耗源。

示例选型流程（Buck电路）

1. 输入参数：( V_{ ext{in}}=12V ), ( V_{ ext{out}}=5V ), ( I_{ ext{load}}=3A ), ( f_{ ext{sw}}=500kHz ), ( Delta I=30\% imes 3A = 0.9A )

2. 计算电感值：   ( L = frac{5V cdot (12V - 5V)}{0.9A cdot 500kHz cdot 12V} ≈ 6.48mu H ) → 选择标称值 **6.8μH**。

3. 额定电流：   ( I_{ ext{peak}} = 3A + 0.45A = 3.45A )，选择 ( I_{ ext{sat}} >4A )，( I_{ ext{thermal}} >3A )。 

电感选型需平衡 **电感值、电流能力、DCR、尺寸、成本** 五要素，并结合实际测试验证。对于高可靠性场景（如汽车电子），还需关注工作温度范围（-40°C~125°C）和寿命特性。

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