一、BUCK电路基本结构与电感电流

BUCK电路（降压型DC-DC变换器）基本组成包括开关管、二极管（或同步整流）、电感、电容和负载。电感器在BUCK电路中起储能和平滑电流的作用，其电流变化（即纹波电流）直接影响输出电流的稳定性和电路效率。

二、电感电流纹波的定义和计算

电感电流纹波是指电感电流在开关周期内的变化幅度，即最大电流和最小电流之间的差值。

在BUCK变换器中，电感电流纹波幅度ΔI_L可以用公式近似计算为：

$$\Delta I_L = \frac{V_{in} - V_{out}}{L} \times D \times T = \frac{(V_{in} - V_{out}) \times D}{L f_s}$$

其中：

• $V_{in}$：输入电压

• $V_{out}$：输出电压

• $L$：电感值

• $D$：占空比

• $T = \frac{1}{f_s}$：开关周期，$f_s$为开关频率

三、负载电流对电感纹波电流的影响

1. 负载电流的变化对占空比 $D$ 的影响

输出电流 $I_{out}$ 一般等于电感的平均电流 $I_{L_{avg}}$，而占空比 $D$ 和输出电压 $V_{out}$ 关系为：

$$V_{out} = D \times V_{in}$$

当负载电流增大时，通常会使输出电压略有下降（如果电压调节没有完美），但在理想稳压情况下，输出电压维持不变，说明占空比 $D$ 也保持相对稳定。

2. 电感纹波电流与平均电流的关系

电感纹波电流 $\Delta I_L$ 是电感电流的峰峰值，但电感电流的平均值 $I_{L_{avg}}$（即负载电流）变化不会直接改变纹波电流的幅度，因为纹波电流主要由电压差、占空比、开关频率和电感决定。

换句话说，负载电流变大时，电感电流的平均值增大，但纹波电流幅度理论上不变。

3. 负载电流变大时纹波电流变化的实际情况

• 负载电流增大，电感电流的最低点提高，最高点也相应提高，但纹波幅度 $\Delta I_L$ 保持不变。

• 但是，当负载电流非常小时，电感电流可能会进入断续模式（DCM），此时纹波电流表现会不同，且纹波电流幅度和形态会随负载变化明显改变。

• 在连续导通模式（CCM）下，纹波电流近似恒定，与负载电流无关；负载电流增大只是电感电流的直流分量提高。

四、总结

五、示意图（电感电流波形）

diff复制编辑电感电流波形（CCM下）：

负载小：电流最低点低，峰峰纹波幅度固定

    __/‾‾‾‾‾\__  (纹波幅度ΔI_L)
   /         \--|           |---- 负载电流平均值低负载大：电流最低点高，纹波幅度不变

    __/‾‾‾‾‾\__  (同样的纹波幅度ΔI_L)
   /         \--|           |---- 负载电流平均值高