在电子电路设计中，BUCK 电路是一种常见且重要的降压电路。而在 BUCK 电路里，电感的选型至关重要，尤其是电感额定电流的选择，它直接关系到电路的稳定性和可靠性。接下来，我们将深入探讨在 BUCK 电路中如何选择合适的电感额定电流以及具体的选型方法。
　　
　　Part 01 理解关键电流概念
　　我们都知道，在 BUCK 电路中，电感电流并非恒定的直流，而是带有纹波的脉动电流。要做好 BUCK 电源电路中电感额定电流的选型，我们需要先理解以下三个有关电流的重要概念。
　　平均电流 Iavg：对于连续导通模式 CCM 的 BUCK 电路，电感的平均电流等于输出负载电流。例如，如果输出电流为 3A，则平均电流 ≈ 3A。这是因为在稳定状态下，电感在一个开关周期内存储和释放的能量达到平衡，其平均电流就等于负载所需的电流。
　　
　　峰值电流 lpeak：这是电感电流的值，由平均电流加上纹波电流的一半组成。纹波电流 Δl 可以通过公式计算：Δl = (Vin - Vout) * D / (L * fsw)，其中 Vin 是输入电压，Vout 是输出电压，D 是占空比（对于 BUCK 电路，D = Vout / Vin），L 是电感值，fsw 是开关频率。峰值电流 lpeak = Iavg + Δl / 2。纹波电流的存在是由于开关管的周期性导通和关断，导致电感电流在一个开关周期内有一定的波动。
　　RMS 电流（Irms）：这是电感的有效电流值，反映了电流让电感发热的效应。计算公式为：Irms = √(I_avg? + (Δl / √12)?)，RMS 电流通常略高于平均电流。RMS 电流考虑了电流的有效值，它与电感的发热情况密切相关，因为电流的热效应与电流的平方成正比。
　　这些电流参数都会直接影响电感的选型。如果流过电感的电流超过额定值，电感可能饱和或过热，进而导致电路出现问题。例如，电感饱和会使磁芯磁导率急剧降低，导致电感值变小，纹波电流增大，甚至引发开关器件过载。
　　Part 02 电感两个关键电流的选型
　　关于电感电流，还有两个关键概念需要我们理解，并且这两个概念对于电感的选型起着决定性作用。
　　饱和电流 Isat
　　饱和电流是指当电感电流达到该值时，电感值开始显著下降，通常下降到初始值的 70% - 90%。如果电感饱和，磁芯磁导率急剧降低，导致电感值变小，纹波电流增大，甚至引发开关器件过载。

　

　　那么饱和电流该怎么选呢？依据是 Isat 应大于电路中的峰值电流 lpeak，并且要留出一定的裕度。通常推荐 Isat ≥ 1.2 * Ipeak 到 1.5 * Ipeak。这是因为实际电路中可能存在瞬态负载或输入电压波动，导致峰值电流短暂增加。
　　例如，假设一个 BUCK 电路，输入电压 12V，输出电压 5V，输出电流 3A，开关频率 500kHz，电感值 10uH。首先计算占空比 D = 5 / 12 ≈ 0.417。纹波电流 Δl = (12 - 5) * 0.417 / (10^-6 * 500000) ≈ 0.583A。则峰值电流 lpeak = Iavg + Δl / 2 = 3 + 0.583 / 2 ≈ 3.292A。那么我们就推荐 Isat 至少为 3.292 * 1.3 ≈ 4.28A，选择一个 Isat 为 5A 的电感就比较合适了。

　　同时我们还要注意饱和类型，之前的文章中我们讲过电感有软饱和和硬饱和之分。软饱和如铁氧体磁芯电感值是逐渐下降，而硬饱和如铁粉芯下降更剧烈。如果你的 BUCK 电源纹波比较高，推荐你优先选择软饱和电感以避免突发问题。

　　RMS 电流 Irms
　　RMS 电流是基于电感温升的额定值，通常定义为在环境温度下导致电感温升 40°C - 50°C 的电流值。它反映了电感的热容量，也就是电感能够承受多少热量。如果超过此值，电感会引起过热，严重时甚至会烧毁电感。
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　　那如何选 RMS 电流呢？Irms 应大于或等于电路中的 RMS 电流，以确保电感不过温。通常推荐 Irms ≥ 1.2 * Irms 到 1.5 * Irms。当然了，电感的温升还与环境温度、PCB 布局的好坏以及散热条件等因素有关。
　　还接上面的例子，Irms ≈ √(3^2 + (0.583 / √12)^2) ≈ 3.01A。推荐 Irms 至少为 3.01 * 1.2 ≈ 3.61A。如果电路工作在高温环境中，那裕度就得留得更大点，可以选择 Irms 为 4A 以上的电感。
　　那怎么计算电感温升呢？电感实际温升 ΔT = (Lrms^2 * Rdc) * K，其中 Rdc 是电感直流电阻，K 是热阻系数。这个公式表明，电感的温升与 RMS 电流的平方、电感直流电阻以及热阻系数有关。在实际应用中，我们可以通过合理选择电感的参数以及改善散热条件来控制电感的温升。