Buck 电路空载电感发热：原因探究与解决方案

在电子电路的实际应用中，我们有时会遇到这样的情况：在没带负载的情况下，电感却出现了发热的现象。这一问题不仅困扰着众多电子工程师，也对电路的稳定性和性能产生了潜在的影响。接下来，我们就深入探讨一下这一现象背后的原因以及相应的解决方案。

前不久，在论坛上，一位群友提出了 “Buck 电路中，没带负载的情况下电感发热是什么原因引起的” 这一问题，引发了大家的广泛关注。我们先来看看相关的电路情况，先贴出原理图，再看 PCB 布局，虽然该布局并非官方推荐，但乍一看似乎也没有太大问题。结合原理图查看芯片规格书后发现，此时 buck 被配置成了 FCCM 模式。这位朋友还贴出了电感发烫时 SW 处的波形，从波形可以看出，芯片在轻载时确实处于 FCCM 模式。

FCCM 模式具有开关频率固定的特点，不过在轻载时效率较低，发热较大。随后，群友们纷纷出谋划策，建议将 buck 模式配置成 DCM，当把 buck 芯片改成 DCM 模式后，电感就不再发烫了。

从专业角度分析，在 FCCM 模式下，即便没有负载，控制器依然会维持电感电流连续（最小值 > 0）。此时，开关管持续工作，使得电感电流纹波始终存在。另外，电感值可能存在选型过小的问题（在原理图中看到只有 1.5uH），或者磁芯材料的高频特性较差，这些因素会导致纹波电流幅值过大或者磁芯损耗过高。最终，电感在空载时就无法有效抑制高频电流的变化，从而出现显著的发热现象。

针对这一问题，我们可以采取以下解决方案：

1.优化电感选型

●选择低 DCR 电感：降低直流电阻损耗是关键，例如可以使用铜线粗、匝数少的电感。这样能够有效减少在电流通过时因电阻产生的热量。

●选择高频磁芯材料：像铁氧体磁芯就具有低磁滞损耗的优点，应优先选择；而铁粉芯在高频时损耗大，要避免使用。

●适当增大电感值，减小纹波电流：合适的电感值能够更好地抑制电流的波动，减少因纹波电流带来的发热。

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），让电感电流降至零，从而消除持续导通损耗。这样可以避免在不需要电流时依然有能量的损耗。

●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。通过这种方式，能够在保证电路正常工作的前提下，降低不必要的能量消耗。

在文章末尾，我们来简单介绍一下开关电源的几种工作模式：

●CCM (Continuous 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。其波形特点是电流从最小值（>0）上升到峰值，再下降到初始值，如此循环往复。

●DCM (Discontinuous 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。波形特点为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。

●BCM (Boundary 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。其波形特点介于 CCM 与 DCM 之间，电流在周期结束时为零，没有零电流保持阶段。

总之，通过深入了解无负载时电感发热的原因，并采取相应的优化措施和调整控制策略，我们能够有效解决电感发热问题，提高电路的稳定性和性能。