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Part 01前言

在DCDC電源設(shè)計中，一個看似簡單卻至關(guān)重要的參數(shù)——電流紋波率r，它會影響著DCDC的工作模式、元器件選型、系統(tǒng)效率，電磁干擾。接下來我們就聊一聊電流紋波率r。

什么是電流紋波率r?

電流紋波率，通常用字母r表示，它的定義是流經(jīng)電感的交流紋波電流的峰峰值與直流平均電流之比。它是一個無量綱的參數(shù)，啥是無量綱？直白點就是這玩意沒有單位，它就是電感電流中交流分量相對于直流分量的比例。

ΔiL是電感電流的峰峰值，Idc是電感電流平均值，如果Iac是電感電流的峰值，那么上面的公式可以改寫成：

這個比值r是衡量電感儲能與釋放能量過程中電流波動程度。在理想的直流輸出中，我們希望電流是恒定不變的，但由于開關(guān)管的周期性開通和關(guān)斷，電感電流必然會在其平均值上下波動，這樣就形成了紋波。

電流紋波率r的大小直接決定了DCDC的工作模式：

連續(xù)導通模式CCM:在CCM模式下，電感電流在整個開關(guān)周期內(nèi)始終大于零。這意味著電感在開關(guān)周期結(jié)束時仍未完全釋放其儲存的能量。

斷續(xù)導通模式DCM:當負載電流進一步減小，或者電感值較小，使得在一個開關(guān)周期內(nèi)，電感有足夠的時間將其能量完全釋放，并且電流會保持在零一段時間，直到下一個開關(guān)周期到來。這種模式即為斷續(xù)導通模式。

r>2

臨界導通模式BCM:臨界導通模式是CCM和DCM之間的邊界狀態(tài)。在此模式下，電感電流在一個開關(guān)周期結(jié)束時恰好下降到零，并在下一個開關(guān)周期開始時立即重新上升。

Part 02如何選擇合適的電流紋波率r？

較小的r值，比如<0.3時，電感電流峰值和有效值RMS較低，可以減小開關(guān)管、二極管和電感的導通損耗。而且輸出電壓紋波較小。但是要想獲得較小的r，就需要較大的電感值，導致電感尺寸增大、成本增加。而且對負載瞬態(tài)的響應(yīng)速度較慢。

反過來如果r值較大，比如>0.5，就可以使用較小的電感，當然負載瞬態(tài)響應(yīng)速度也更快?？梢源_保在更寬的負載范圍內(nèi)工作于CCM。但是此時較高的電流峰值會增加元器件的損耗。并且較大的紋波電流會增加輸出濾波電容的壓力，導致輸出電壓紋波增大，更容易產(chǎn)生EMI問題。

一般來說，經(jīng)驗值的角度r選0.3即可。