1. 背景簡述

開關電源（或開關穩壓器）能夠將輸入電壓轉換為更高或更低的輸出電壓。對開關電源的拓撲結構稍微了解即可知道，功率電感是開關電源中必不可少的元件之一。大部分開關穩壓器規格書、應用筆記和技術文檔中，在進行電感元件選型時都建議將電流紋波系數 r 取值為0.3 。

那么，為何在多數應用中 r = 0.3 會是不錯的選擇呢？

此文，嘗試從電流紋波系數 r 的定義開始，重新認識該參數；分析為什么 r 的可取范圍是 [0, 2] ；分析為什么最終 r 實際都在 [0.2, 0.5] 之間取值；分析最終取值0.2或0.3這兩個數值的考量因素或目的是什么…

2. 什么是電流紋波系數 r ？

電流紋波系數（Inductor Current Ripple Ratio） r 是指流過電感器電流的紋波電流或峰峰值電流與直流電流的比值，公式化表達如下所示：

其中，r 是電流紋波系數，?I_L 是電感的紋波電流或峰峰值電流，I_(L,DC) 是電感的直流電流，I_(L,AC) 是電感的交流電流（定義為紋波電流的一半）。因為電感的直流電流 I_(L,DC) 在數值上是始終等于負載電流的，因此上述電流紋波系數定義式又可以表示如下：

其中，I_(OUT,MAX) 是負載電流最大值。

3. 什么時候需要用到電流紋波系數 r ？

如前所述：功率電感是開關電源中必不可少的元件之一。在BUCK電路設計中，功率電感（Power Inductor）的感值（Inductance）決定于輸入電壓VIN、輸出電壓VOUT、開關頻率FSW和紋波電流 ?I_L ，如下所示：

參考公式(0.2)，其中的紋波電流 ?I_L 又可以使用電流紋波系數 r 和最大負載電流表示如下：

那么，功率電感最小值又可以表示如下：

因此，我們在進行BUCK電路設計中的電感選型時，就需要確定電感的電流紋波系數 r 這個參數。另外，如圖 0.1所示，電流紋波系數 r 還會影響RMS電流和功率損耗。

圖 0.1 電流紋波系數 r 還會影響RMS電流和功率損耗