开关电源电路设计中电感选型小窍门

第一部分：先说说什么是电感

电感器(Inductor)是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器，但只有一个绕组。电感器具有一定的电感，它只阻碍电流的变化。如果电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器。

简单的说：通直流，阻碍交流。

第二部分 实际电感特性

电感是开关电源中常用的元件，由于它的电流、电压相位不同，所以理论上损耗为零。电感常为储能元件，也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上， 用来平滑电流。电感也被称为扼流圈，特点是流过其上的电流有"很大的惯性"。换句话说，由于磁通连续特性，电感上的电流必须是连续的，否则将会产生很大的电压尖峰。

电感为磁性元件，自然有磁饱和的问题。有的应用允许电感饱和，有的应用允许电感从一定电流值开始进入饱和， 也有的应用不允许电感出现饱和，这要求在具体线路中进行区分。大多数情况下，电感工作在"线性区"，此时电感值为一常数，不随着端电压与电流而变化。但是，开关电源存在一个不可忽视的问题，即电感的绕线将导致两个分布参数(或寄生参数)，一个是不可避免的绕线电阻，另一个是与绕制工艺、材料有关的分布式杂散电容。杂散电容在低频时影响不大，但随频率的提高而渐显出来，当频率高到某个值以上时，电感也许变成电容特性了。如果将杂散电容"集中"为一个电容， 则从电感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性。

电感的主要特性参数
1、电感量L
电感量L表示线圈本身固有特性，与电流大小无关。除专门的电感线圈（色码电感）外，电感量一般不专门标注在线圈上，而以特定的名称标注。单位有亨利(H)、毫亨利 (mH)、微亨利(uH)，1H=10^3mH=10^6uH。
2、感抗XL
电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL，单位是欧姆。它与电感量L和交流电频率f的关系为XL=2πfL
3、品质因素Q
品质因素Q是表示线圈质量的一个物理量，Q为感抗XL与其等效的电阻的比值，即：Q=XL/R。 线圈的Q值愈高，回路的损耗愈小。线圈的Q值与导线的直流电阻，骨架的介质损耗，屏蔽罩或铁芯引起的损耗，高频趋肤效应的影响等因素有关。线圈的Q值通常为几十到几百。采用磁芯线圈，多股粗线圈均可提高线圈的Q值。
4、分布电容
又称为固有电容或寄生电容，线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩间、线圈与底版间存在的电容被称为分布电容。分布电容的存在使线圈的Q值减小，稳定性变差，因而线圈的分布电容越小越好。采用分段绕法可减少分布电容。

图中的Cu为分布电容
5、允许误差：电感量实际值与标称之差除以标称值所得的百分数。
6、额定电流：指线圈允许通过的最大电流，通常用字母A、B、C、D、E分别 表示，标称电流值为50mA 、150mA 、300mA 、700mA 、1600mA 。

功率电感器的额定电流有两种：

在DC-DC转换器中，电感器是仅次于IC的核心元件。通过选择恰当的电感器，能够获得较高的转换效率。在选择电感器时所使用的主要参数有电感值、额定电流、交流电阻、直流电阻等，在这些参数中还包括功率电感器特有的概念。例如，功率电感器的额定电流有两种，它们之间的差异是什么呢？

为了回答这样的疑问，我们在这里对功率电感器的额定电流进行说明。

存在两种额定电流的原因 　

功率电感器的额定电流有"基于自我温度上升的额定电流"和"基于电感值的变化率的额定电流"两种决定方法，分别具有重要的意义。"基于自我温度上升的额定电流"是以元件的发热量为指标的额定电流规定，超出该范围使用时可能会导致元件破损及组件故障。

与此同时，"基于电感值的变化率的额定电流"是以电感值的下降程度为指标的额定电流规定，超出该范围使用时可能会由于纹波电流的增加而导致IC控制不稳定。 此外，根据电感器的磁路构造的不同，磁饱和的倾向（即电感值的下降倾向）有所不同。图1是表示不同磁路构造所导致的电感值的变化的示意图。对于开磁路类型，随着直流电流的增加，到规定电流值为止呈现比较平坦的电感值，但以规定电流值为境界电感值急剧下降。相反，闭磁路类型随着直流电流的增加，透磁率的数值逐渐减少，因此电感值缓慢下降。

功率电感规格书中对额定电流参数仅注明介质的饱和电流Isat值。

小常识：Isat与rms的区别

Isat与Irms是我们工程人员常常会碰到的技术术语，但因有些客户的问题，时