这道面试题中标率极高，你有必要看看！

   前几天有小伙伴问关于电感的问题，但问的太泛，不好做具体回答。其实电感涉及的面挺多，电源上储能要用，EMC共模滤波要用，RF射频匹配要用……今天就主要针对DC-DC上电感的应用展开。

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一个面试题



      老规矩，先抛出来一道面试题。这道题，无论是别人面试我，还是我去面试别人，都问到过。可以说，硬件岗位面试中标率极高！那就是“DC-DC设计中电感如何选型？”

      不晓得当你听到这个题，脑海中第一时间弹出的答案是怎样的。请注意，不论弹出来的是什么，请不要急于回答。梳理好里面的逻辑，逐条递进展开。下面看看之前遇到的几种答案怎么样。





答案1




       根据DC-DC所需要的电流选择电感，要保证电感的额定电流大于DC-DC所需要的电流。同时选择Rdc尽量小的电感，这样损耗更小。



二火点评

      该答案讲出了DC-DC电流与电感电流的对应关系，也提到了Rdc的影响因素。但是针对电感选型问题，并没有提及核心逻辑，且相关知识点展开深度不够。该答案只能给40分。





答案2




     DC-DC电源上电感要过电流，通常选用功率电感。功率电感相比普通的滤波电感，通流能力要强。功率电感有饱和电流Isat和温升电流ITemp。饱和电流是感值下降30%的电流，而温升电流是温度上升40度时的电流。一般是要求饱和电流和温升电流两者中的最小者的80%大于DC-DC电源所需要的电流。现在功率电感常用绕线电感，相比敞开式绕线电感和树脂屏蔽，磁罩屏蔽和一体成型工艺，让功率电感具有较好屏蔽性。另外电感的Rdc也是一个重要参数，Rdc越小，说明损耗越小，发热越小。



二火点评

      该答案首先明确要用功率电感这个大类，接着阐述了功率电感与普通电感的区别，饱和电流和温升电流的定义，以及DC-DC电流与两者之间的数值关系。另外提到绕线电感的3种屏蔽工艺，最后是与Rdc的关系。这说明答题者对DC-DC的电感的选型思路相对清晰，可以给60分。



      补充说明：

1）饱和电流Isat、温升电流Itemp、Rdc是电感非常重要的参数。下图截取至TDK的VLS-CX-1系列Datasheet。

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2）下图将功率电感从制作工艺、磁性材料、屏蔽类型3个维度进行分类，分别介绍其优点及应用场景。图片截取至TDK官网，点击图片可看大图。

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答案3





      DC-DC的电感选型，首先涉及到电感感值的计算，需要明确DC-DC的Vin、Vout、开关频率fsw、电流纹波率r、输出电流Io等相关参数。通过相关计算，可以算出所需要的电感值L0。考虑到感值有20%的误差和5%的设计裕量，基本上要再放大1.25倍。通过这个可以找到对应的电感标称值L1。

      其次，DC-DC上的电感要过电流，通常选用功率电感。功率电感相比普通的滤波电感，通流能力要强。功率电感有饱和电流Isat和温升电流Itemp。通过输出电流Io和电流纹波率r，可以计算出峰值电流Ipeak。在选型时，我们要保证峰值电流Ipeak不能超过电感的饱和电流Isat，输出电流Io不能超过温升电流Itemp。通常为了保证设计的可靠性，要留20%的裕量，即饱和电流和温升电流两者中的最小者的80%大于DC-DC电源所需要的电流。

     第三，Rdc是电感的一个关键因素，Rdc越小，铁芯损耗越小，发热量越小。

     第四是尽量选用带磁罩屏蔽或者一体成型的绕线电感，这种屏蔽型好，有效降低电感啸叫的可能性。如果成本有要求的话，可折中选择树脂屏蔽电感。



二火点评

      该答案分别从感值计算、电流计算、Rdc取值、屏蔽等4个维度解答电感的选型。其中感值计算部分，能明显感觉到答题者对整个计算过程清晰明了，同时也考虑了误差和设计裕量。在屏蔽工艺方面，也体现了答题纸知晓3种屏蔽工艺的优缺点。整个答案逻辑清晰，要点覆盖全面，给85分。



补充说明：

1）DC-DC电感的计算公式推导过程：

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2）峰值电流Ipeak的计算：

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答案4



     

       如答案3所述，…… ，在此基础上增加两条。

      第五，自谐振频率，所选电感的自谐振频率要是DC-DC电源芯片开关频率fsw的10倍以上。这样电感可以获得更好的阻抗频率特性。

      第六，如果是DC-DC的电流要求不大，或者产品有小型化要求，可以考虑用叠层电感和薄膜电感。相比绕线电感，叠层和薄膜工艺的电感体积更小，可靠性更高，更适合于大规模量产，同时损耗也更小。



二火点评

     该答案分别从感值计算、电流计算、Rdc取值、屏蔽、自谐振频率、制作工艺等6个维度解答电感的选型。除了对答案3的点评外，答题者对电感的(绕线/叠层/薄膜)制作工艺也有比较清晰的理解，同时也考虑到了自谐振频率这个比较容易被忽略的点。说明答题者对DC-DC电感选型这部分比较了解，该答案打95分。



      以上所述，部分内容涉及个人理解，如有觉得不妥，欢迎留言讨论。

      怎么样？一个简短的问题，给出的回答可浅可深，就看你对这个知识点的理解达到怎样的程度。你学废了么？