在开关电源的规划中电感的规划为工程师带来的许多的应战。工程师不只需挑选电感值，还要考虑电感可接受的电流，绕线电阻，机械尺度等等。本文专心于解说：电感上的DC电流效应。这也会为挑选适宜的电感供给必要的信息。
了解电感的功用
电感常常被了解为开关电源输出端中的LC滤波电路中的L(C是其间的输出电容)。尽管这样了解是正确的，可是为了了解电感的规划就有必要更深化的了解电感的行为。
在降压转化中(Fairchild典型的开关操控器)，电感的一端是连接到DC输出电压。另一端通过开关频率切换连接到输入电压或GND。
在状况1进程中，电感会通过(高边 “high-side”)MOSFET连接到输入电压。在状况2进程中，电感连接到GND。因为使用了这类的操控器，能够选用两种方法完成电感接地：通过二极管接地或通过(低边“low-side”)MOSFET接地。假如是后一种方法，转化器就称为“同步(synchronus)”方法。
现在再考虑一下在这两个状况下流过电感的电流是假如改动的。在状况1进程中，电感的一端连接到输入电压，另一端连接到输出电压。关于一个降压转化器，输入电压有必要比输出电压高，因而会在电感上构成正向压降。相反，在状况2进程中，本来连接到输入电压的电感一端被连接到地。关于一个降压转化器，输出电压必定为正端，因而会在电感上构成负向的压降。
咱们使用电感上电压核算公式：
V=L(dI/dt)
因而，当电感上的电压为正时(状况1)，电感上的电流就会添加;当电感上的电压为负时(状况2)，电感上的电流就会减小。通过电感的电流如图2所示：
通过上图咱们能够看到，流过电感的最大电流为DC电流加开关峰峰电流的一半。上图也称为纹波电流。依据上述的公式，咱们能够核算出峰值电流：
其间，ton是状况1的时刻，T是开关周期(开关频率的倒数)，DC为状况1的占空比。
正告：上面的核算是假定各元器材(MOSFET上的导通压降，电感的导通压降或异步电路中肖特基二极管的正向压降)上的压降比照输入和输出电压是能够疏忽的。
假如，器材的下降不行疏忽，就要用下列公式作准确核算：
同步转化电路：
异步转化电路：
其间，Rs为感应电阻阻抗加电感绕线电阻的阻。Vf 是肖特基二极管的正向压降。R是Rs加MOSFET导通电阻，R=Rs+Rm。
电感磁芯的饱满度
通过现已核算的电感峰值电流，咱们能够发现电感上发生了什么。很简单会知道，跟着通过电感的电流添加，它的电感量会减小。这是因为磁芯资料的物理特性决议的。电感量会削减多少就很重要了：假如电感量减小许多，转化器就不会正常作业了。当通过电感的电流大到电感实效的程度，此刻的电流称为“饱满电流”。这也是电感的底子参数。
实践上，转化电路中的开关功率电感总会有一个“软”饱满度。要了解这个概念能够调查实践丈量的电感Vs DC电流的曲线：
当电流添加到必定程度后，电感量就不会急剧下降了，这就称为“软”饱满特性。假如电流再添加，电感就会损坏了。
留意：电感量下降在许多类的电感中都会存在。例如：toroids，gapped E-cores等。可是，rod core电感就不会有这种改动。
有了这个软饱满的特性，咱们就能够知道在所有的转化器中为什么都会规定在DC输出电流下的最小电感量;而且因为纹波电流的改动也不会严重影响电感量。在所有的使用中都期望纹波电流尽量的小，因为它会影响输出电压的纹波。这也便是为什么我们总是很关怀DC输出电流下的电感量，而会在Spec中疏忽纹波电流下的电感量。
为开关电源挑选适宜的电感
电感是开关电源中常用的元件，因为它的电流、电压相位不同，所以理论上损耗 为零。电感常为储能元件，也常与电容一同用在输入滤波和输出滤波电路上，用来滑润电流。电感也被称为扼流圈，特色是流过其上的电流有“很大的惯性”。换句 话说，因为磁通接连特性，电感上的电流有必要是接连的，不然将会发生很大的电压尖峰。
电感为磁性元件，天然有磁饱满的问题。有的使用答应电感饱满，有的使用答应电感从必定电流值开端进入饱满，也有的使用不答应电感出现饱满，这要 求在详细线路中进行区别。大多数情况下，电感作业在“线性区”，此刻电感值为一常数，不跟着端电压与电流而改动。可是，开关电源存在一个不行忽视的问题， 即电感的绕线将导致两个散布参数(或寄生参数)，一个是不行避免的绕线电阻，另一个是与绕制工艺、资料有关的散布式杂散电容。杂散电容在低频时影响不大， 但随频率的进步而渐显出来，当频率高到某个值以上时，电感或许变成电容特性了。假如将杂散电容“会集”为一个电容，则从电感的等效电路能够看出在某一频率 后所出现的电容特性。
当剖析电感在线路中的作业状况或许制作电压电流波形图时，无妨考虑下面几个特色：
1. 当电感L中有电流I流过期，电感贮存的能量为：
E=0.5TImes;LTImes;I2 (1)
2. 在一个开关周期中，电感电流的改动(纹波电流峰峰值)与电感两头电压的关系为：
V=(LTImes;di)/dt (2)
由此可看出，纹波电流的巨细跟电感值有关。
3. 就像电容有充、放电电流相同，电感器也有充、放电电压进程。电容上的电压与电流的积分(安·秒)成正比，电感上的电流与电压的积分(伏·秒)成正比。只需电感电压改动，电流改动率di/dt也将改动;正向电压使电流线性上升，反向电压使电流线性下降。
核算出正确的电感值对选用适宜的电感和输出电容以取得最小的输出电压纹波而言非常重要。
从图1能够看出，流过开关电源电感器的电流由沟通和直流两种重量组成，因为沟通重量具有较高的频率，所以它会通过输出电容流入地，发生相应的输出纹波电压dv=diTImes;RESR。这个纹波电压应尽或许低，避免影响电源体系的正常操作，一般要求峰峰值为10mV~500mV。
图1：开关电源中电感电流。
纹波电流的巨细同样会影响电感器和输出电容的尺度，纹波电流一般设定为最大输出电流的10%~30%，因而对降压型电源来说，流过电感的电流峰值比电源输出电流大5%~15%。
降压型开关电源的电感挑选
为降压型开关电源挑选电感器时，需求确认最大输入电压、输出电压、电源开关频率、最大纹波电流、占空比。下面以图2为例阐明降压型开关电源电感值的核算，首要假定开关频率为300kHz、输入电压规模12V±10%、输出电流为1A、最大纹波电流300mA。
图2：降压型开关电源的电路图。
最大输入电压值为13.2V，对应的占空比为：
D=Vo/Vi=5/13.2=0.379 (3)
其间，Vo为输出电压、Vi为输出电压。当开关管导通时，电感器上的电压为：
V=Vi-Vo=8.2V (4)
当开关管关断时，电感器上的电压为：
V=-Vo-Vd=-5.3V (5)
dt=D/F (6)
把公式2/3/6代入公式2得出：
升压型开关电源的电感挑选
关于升压型开关电源的电感值核算，除了占空比与电感电压的关系式有所改动外，其它进程跟降压型开关电源的核算方法相同。以图3为例进行核算，假 设开关频率为300kHz、输入电压规模5V±10%、输出电流为500mA、功率为80%，则最大纹波电流为450mA，对应的占空比为：
D=1-Vi/Vo=1-5.5/12=0.542 (7)
图3：升压型开关电源的电路图。
当开关管导通时，电感器上的电压为：
V=Vi=5.5V (8)
当开关管关断时，电感器上的电压为：
V=Vo+Vd-Vi=6.8V (9)
把公式6/7/8代入公式2得出：
请留意，升压电源与降压电源不同，前者的负载电流并不是一向由电感电流供给。当开关管导通时，电感电流通过开关管流入地，而负载电流由输出电容 供给，因而输出电容有必要有足够大的储能容量来供给这一期间负载所需的电流。但在开关管关断期间，流经电感的电流除了供给给负载，还给输出电容充电。
一般来说，电感值变大，输出纹波会变小，但电源的动态呼应也会相应变差，所以电感值的选取能够依据电路的详细使用要求来调整以到达最理想作用。 开关频率的进步能够让电感值变小，然后让电感的物理尺度变小，节约电路板空间，因而现在的开关电源有往高频开展的趋势，以习惯电子产品的体积越来越小的要 求
有了上面临电感的知道，下面就作开关电源的剖析与使用：
楞次定律相关内容： 在直流供电的时分，因为线圈的自感作用，线圈将发生一个自感电动势，此电动势将阻止线圈电流的添加，所以在通电的一会儿，电路电流能够认为是0，此刻电路悉数压降全落在线圈上，然后电流缓慢添加，线圈端电压缓慢下降直到为零，暂态进程完毕
在转化器的开关运转中，有必要保证电感不处在饱满状况，以保证高功率的能量存储和传递。饱满电感在电路中等同于一个直通DC通路，故不能存储能量，也就会使开关形式转化器的整个规划初衷功败垂成。在转化器的开关频率现已确认时，与之协同作业的电感有必要足够大，而且不能饱满。
开关电源中的电感确认：开关频率低，因为开和关的时刻都比较长，因而为了输出不间断的需求，需求把电感值加大点，这样能够让电感能够存储更多的磁场能量。一起，因为每次开关比较长，能量的弥补更新没有如频率高时的那样及时，然后电流也就会相对的小点。这个原理也能够用公式来阐明：L=(dt/di)*uL
D=Vo/Vi，降压型占空比 D= 1- Vi/Vo，升压型占空比
dt=D/F ，F=开关频率
di=电流纹波
所以得 L=D*uL /(F*di)，当F开关频率低时，就需求L大一点;赞同当L设大时，其他不变情况下，则纹波电流di就会相对减小
在高的开关频率下，加大电感会使电感的阻抗变大，添加功率损耗，使功率下降。一起，在频率不变条件下，一般来说，电感值变大，输出纹波会变小，但电源的动态呼应(负载功耗偶然大偶然小，在巨细改动之间相应慢)也会相应变差，所以电感值的选取能够依据电路的详细使用要求来调整以到达最理想作用
问题：
电感啸叫：
底子理念是听觉规模内的谐波才会被听到。可是一般开关电源开关频率只需不在20K规模内，其谐波含量均不会引起较大噪声。可是这个理论是根据开关电源开关频率比较安稳的情况下。 所以说，假如开关电源占空比不安稳，其发生的谐波就有或许在20K之内而且起伏较大，这样就能引起听觉效应。
处理方法有两个：一、从底子处理，占空比的不安稳一般是操控环路的小信号被噪声搅扰.DC/DC的占空比需求调理到很安稳;二、假如是电感响，也有或许是磁芯的磁滞弹性引起的。可对电感浸胶。
