1.6 电源树中电流的计算方法(硬件基础系列)-Toy模板网

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在电路设计过程中，我们常见的电源转换芯片通常可以分为两类：DC-DC电源转换和LDO电源转换。

LDO是线性稳压电源，DCDC是开关稳压电源，二者工作的原理不同。LDO是通过调整管的阻抗变化使输出电压保持稳定，DCDC是通过跳帧管的开关频率或者占空比来控制输出电压稳定。

这两种电源转换方式的优缺点如下：

对比项	LDO	DCDC
优点	稳定性好，负载响应快，输出纹波小。	效率高，输入电压范围较宽
缺点	效率低，输入输出的电压差不能太大。负载不能太大，目前最大的LDO为5A。	负载响应比LDO差，输出纹波比LDO大。

1 LDO电流的计算

此处以TLV73333PQDBVRQ1为例，具体的电路如下图所示：

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图1. 32 TLV73333PQDBVRQ1电路

我们在计算电流时，LDO输入电流与输出电流的关系如下：

输入电流I1 = 输出电流I2

即到输出电流为2A时，输入电流也为2A。输出功率为6.6W，输入功率为10W。

2 DCDC电流的计算

此处以TPS54140ADGQ为例，具体的电路如下图所示：

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图1.33 TPS54140ADGQ电路

DCDC电路电流的计算公式LDO有所不同，DCDC转换电路输入电流与输出电流的关系，与DCDC芯片的转换效率相关。（后续计算工程将输入电压按照24V计算）

输出功率 = 输入功率 * 转换效率

TPS54140ADGQ的转换效率与输出的电流大小相关。

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图1.34 转换效率与输出电流的关系

从原理图可知：DCDC转换电路负载的电流为1.25A，对应于转换效率可知约为83%。

输出功率 = 5V * 1.25A = 6.25 W

输入功率 = 6.25W ÷ 83% = 7.53W

输入电流 = 7.53W ÷24V = 0.3138A

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图1.35 电源树

下载地址：https://www.analog.com/cn/design-center/ltpowercad.htmlLTpowerCAD和LTpowerPlanner | 亚德诺半导体 (analog.com)

电感在电路设计过程中应用十分广泛，其在电路中的主要作用有：储能、滤波、扼流、谐振、匹配等。电感的主要的参数见下：

表1.5 电感关键参数

序号	名称	意义
1	电感量L	L越大，储能能力越强，纹波越小，所需的滤波电容也就小。但是L越大，通常要求电感尺寸也会变大，DCR增加，导致DC-DC效率降低，相应的电感成本也会增加。
2	自谐频率f0	由于电感中存在寄生电容，使得电感存在一个自谐振频率。超过此f0是，电感表现为电容效应，低于此f0，电感才表现为电感效应（阻抗随频率增大而增加）。
3	直流电阻DCR	指产品电极之间所用漆包线的总的直流电阻，根据W=I2R，DCR可造成能量损耗，降低DC-DC效率，也是导致电感发热的主要原因。
4	交流电阻RAC	指电感量在指定频率下的电阻值，主要由电感线圈的直流电阻（交流下的集肤效应）、磁芯损耗以及介电损耗等组成，RAC越大，Q值越。
5	饱和电流Isat	通常指电感量下降30%时对应的DC电流值。