前几日,看到群友提出一个问题,如题“Buck电路中,没带负载的情况下电感发热是什么原因引起的?”觉得挺有意思的,感兴趣的可以留言区说出自己的见解

先贴原理图

再贴PCB布局,虽然不是官方推荐的布局,但看起来好像也没啥大问题。

再结合上述原理图看芯片规格书,发现规格书中关于buck工作模式的描述如下,可知此时buck被配置成FCCM模式。
并且这位朋友贴出了电感发烫时SW处波形如下,芯片在轻载时确实也处于FCCM模式。FCCM模式有个特点,即开关频率固定,轻载时效率较低,发热较大。

随后群友出谋划策,建议将buck模式配置成DCM应该就能改善,如下图是将buck芯片改成DCM模式后SW引脚波形,此时电感不发烫了。

个人观点:
FCCM模式下,即使无负载,控制器仍维持电感电流连续(最小值>0)。此时,开关管持续工作,导致电感电流纹波始终存在。另外电感值可能存在选型过小(原理图中看到只有1.5uH)或磁芯材料高频特性差,导致纹波电流幅值过大或磁芯损耗过高。最终导致电感在空载时无法有效抑制高频电流变化,发热显著。
解决方案

1、优化电感选型

    • 选择低DCR电感
      降低直流电阻损耗(例如使用铜线粗、匝数少的电感)。
    • 选择高频磁芯材料
      如铁氧体磁芯(低磁滞损耗),避免使用铁粉芯(高频损耗大)。
    • 适当增大电感值,减小纹波电流

    2、调整控制策略

    • 允许进入DCM模式:在轻载或空载时切换至断续导通模式(DCM),使电感电流降至零,消除持续导通损耗。
    • 启用脉冲跳跃(Pulse Skipping)或突发模式(Burst Mode):降低有效开关频率,减少空载时的开关次数和损耗。
    文章末尾,介绍一下开关电源的几种工作模式
    • CCMContinuous Conduction Mode,连续导通模式)

    电感电流在整个开关周期内始终大于零,波形连续。

    波形特点电流从最小值(>0)上升到峰值,再下降到初始值,循环往复。

    • DCMDiscontinuous Conduction Mode,断续导通模式)

    电感电流在每个周期内会下降到零,并保持为零一段时间。

    波形特点电流从零上升到峰值,下降到零后维持零状态,直到下一个周期开始。

    • BCMBoundary Conduction Mode,临界导通模式)

    电感电流在开关周期结束时刚好降至零,下一周期立即开始。

    波形特点:介于CCMDCM之间,电流在周期结束时为零,无零电流保持阶段。

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