芯耀
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Part 01、前言
在上一期文章中，我们分析了BUCK电路的电感电流，得出了一个反直觉的结论，在连续导通模式CCM下，BUCK电感的纹波电流大小与负载电流无关。
这个结论在BOOST电路里还适用吗？
相比于BUCK电路，BOOST电路的电感位于输入端，这导致它的电流特性更为复杂。只有彻底搞清平均值和纹波的计算逻辑，我们在进行电感选型饱和电流Isat和温升电流Irms时才不会翻车。
今天我们就来拆解BOOST电路的电感电流。
Part 02、电感电流拆解
和BUCK电路一样，BOOST电路在连续导通模式CCM下，电感电流IL也是由两部分组成的：1.平均直流分量IDC：这是电流的基准线。
2.交流纹波分量ΔI：这是直流分量上的锯齿波。
但在BOOST电路中，有一个核心区别必须时刻谨记：电感串联在输入端，而不是输出端，这意味着：
在BUCK中：电感平均电流=负载输出电流。
在BOOST中：电感平均电流=输入端电流（远大于负载电流）。
Part 03、推导过程
我们假设电路工作在CCM连续导通模式，且忽略效率损耗。
首先来计算电感电流的平均直流分量IDC
根据能量守恒定律，输入功率等于输出功率：
由于电感位于输入端，电感的平均电流就是输入电流Iin。整理公式可得：
我们知道BOOST电路的理想占空比D公式为：
所以，电感平均电流也可以写成：
结论1：在BOOST电路中，电感承受的平均电流大于负载电流。负载电流Iout越大，电感的直流分量IDC确实越大。
接下来我们计算交流纹波ΔI
这是最容易产生误解的地方。纹波ΔI是指开关周期内电流波形的峰峰值。
我们利用电感电压公式V = L*dI / dt来推导。
当开关管MOSFET导通时：输出二极管截止，电感右端接地。此时电感两端的电压等与输入电压Vin。持续时间：ton =D/f
代入后得：
结论2：你会发现一个有趣的现象，上面的公式里压根没有负载电流！
只要输入电压Vin、输出电压Vout（它决定了占空比 D)、电感量L和频率f固定，无论负载电流是1A还是10A，电感的纹波电流ΔI都是固定不变的。
Part 04、实例分析
输入电压Vin=5V输出电压Vout=12V电感值L=10μH开关频率f=100kHz
工况A：负载电流Iout=0.5A
工况B：负载电流Iout=2A
第一步：计算占空比D
无论负载大小，稳压状态下占空比基本固定：
第二步：计算纹波电流ΔI代入纹波公式：
注意：工况A（0.5A负载）和工况B（2A负载）的纹波电流都是2.92A。
第三步：计算电感峰值电流
Ipeak峰值电流=直流分量+纹波的一半。
工况A(Iout = 0.5A):
工况B(Iout = 2A):
看到这里负载电流越大，BOOST电路中电感的纹波电流越大吗？答案是：NO！纹波电流ΔI大小与负载电流无关。但是，负载电流越大，电感的平均电流IDC会显著增加，从而导致电感的峰值电流Ipeak增加。电感的饱和电流(Isat)选型时必须大于计算出的Ipeak，否则电感饱和会导致感量下降，纹波瞬间失控，炸机就在眼前。
在轻载时，如果计算出的IDC(1.2A)小于纹波的一半(1.46A)，电流会穿越零点，电路将进入DCM断续模式，此时上述公式不再适用，需要更复杂的计算模型。
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