芯耀
与非AI
408
前面两篇文章我们介绍了BUCK和BOOST的电感快速选型计算方法，如果是BUCK电路，相对简单，如果是BOOST电路，大部分芯片手册也会直接给出计算公式。但到了BUCK-BOOST，由于既存在降压工况，又存在升压工况，输入电压范围一宽，很多人就开始犯难：
电感应该按升压算还是按降压算？
最低输入电压算出来是6.8μH，最高输入电压又算出3.3μH，到底该选哪个？电感选大了效率下降，选小了纹波和温升又上来，怎么平衡？
实际上，对于咱们硬件工程师来说，最快的方法往往不是直接套电感公式，可以采用L×I法则来快速计算。掌握这个方法后，很多BUCK-BOOST电感选型问题几分钟就能完成。
所有开关电源的电感计算，本质上都来自一个最基本的公式：
把它整理一下就变成了下面的形式：
右边实际上就是电感在一个开关周期内所承受的伏秒积，那咱们如果定义一下咱们的老朋友电流纹波率：
那么就能得到一个非常实用的关系：
这里的E为电感两端电压，t为导通时间，Et为伏秒积，r为电流纹波率这就是前面两篇文章常说的先算伏秒积，再算L×I。这个方法最大的好处是：先确定系统需要多少μH·A，再根据实际电流反推出电感值。接下来我们实例分析一下，输入电压8V～24V，输出电压12V，最大输出电流3A，开关频率300kHz，目标纹波率35%，那么电感应该选多少？
第一步是找到最恶劣工况
这是很多新手最容易忽略的地方，BUCK-BOOST设计电感时，并不是随便选一个输入电压计算，而是必须找到电感纹波最大的工作点。对于这种应用：输入电压越低，占空比越大，占空比越大，导通时间越长，导通时间越长，伏秒积越大，最终电感纹波也越大。所以设计必须从VINMIN =8V开始。
很多电源设计失败，根本原因就是这里选错了工况。
第二步是计算占空比
BUCK-BOOST稳态关系：
代入最小输入电压可以得到占空比D=0.6，也就是MOS导通时间占整个周期的60%。
第三步是计算伏秒积
频率f=300kHz，T = 3.33μs，那么tON = 0.6 × 3.33 ≈ 2us
那么：Et = 8*2=16V*us
第四步是计算L×I
设定纹波率r=0.35，我们根据下面的表达式：就能得到：
这意味着无论你最后选择多大的电感，L与I的乘积都必须满足这个要求。
第五步是计算电感平均电流
这里又是一个常见误区，很多人会直接把3A负载电流带进去，实际上在BUCK-BOOST中电感电流远大于输出电流，连续导通模式下：我们能计算出IL=3/0.4=7.5A。
看到这里很多人会吓一跳，输出才3A，电感平均电流居然已经达到7.5A，这也是为什么BUCK-BOOST往往比BUCK更容易发热。
最后一步就是求电感值了
有了L×I=45.7uH*A，代入IL=7.5A，L=6.1uH。而且有了这个公式，我们就能快速计算不同负载电流下的电感值了。
为什么很多BUCK-BOOST电源效率不高？
做过BUCK-BOOST的人都有体会，同样是12V输出3A，BUCK可能效率95%以上，BUCK-BOOST往往只有90%左右，原因就在电感，从刚才计算可以看到输出电流3A，电感平均电流已经达到7.5A。铜损=I*I*r会急剧增加。
因此BUCK-BOOST设计时，除了关注感值，更应该关注电感的DCR，饱和电流，磁芯损耗，温升曲线，很多时候，电感损耗甚至比MOS损耗还大。你学会了吗？
