年后工作比較忙，好不容易星期天休息下來吧，又想放松一下在床上躺著，反正就是比較懶，一直沒有更新文章。感覺如果最近看理論比較多，就想著把自己的收獲整理成文字，讓知識體系化，如果最近做項目調測板子比較多，思維就容易偏向實用主義，一切以快速解決問題完成項目任務為導向，從而忽視知識的整理與歸納。年前文章更新頻繁也和自己工作不忙，有時間鉆研理論有很大關系，而年后由于忙于實際電路的調試測試，理論上的東西就難免疏忽了。但總的來說這也比較符合事物發展的一個一般規律，“波浪式前進配合螺旋式上升”的一個過程，只有經歷這個過程，試錯、糾正，才能最終進步。

      下面就重新開始文章更新吧，希望能堅持下去。這一篇總結一下開關電源中關鍵器件的一些參數，比如電感、電容、電阻這些被動元器件以及MOSFET等有源器件，為后續開關電源的設計選型等做個鋪墊。

圖1. 電感器示意圖

       如上圖1所示為電感器的示意圖，借用萬能的百度百科解釋，電感器(Inductor)是能夠把電能轉化為磁能而存儲起來的元件。電感器的結構類似于變壓器，但只有一個繞組。電感器具有一定的電感，它只阻礙電流的變化。如果電感器在沒有電流通過的狀態下，電路接通時它將試圖阻礙電流流過它；如果電感器在有電流通過的狀態下，電路斷開時它將試圖維持電流不變。電感器又稱扼流器、電抗器、動態電抗器。

       簡單來說，它具有通直流阻交流的特性，而電源電路也正是利用了它這一特性和其他器件共同組成了功率回路。但電感的這一特性在某些場合也會帶來不必要的麻煩，比如汽車電子中感性負載的突然關斷就會造成不可預期的電壓尖峰，而高速電路中由于線路以及引腳寄生電感的存在也會引起地彈噪聲等問題影響信號完整性。

實際應用中，根據電感的基本原理結合其實際應用場景可以分為很多類型，如：

• （1） 按照安裝形式劃分可分為立式、臥式、貼片式等
• （2） 按照工作頻率劃分可分為高頻電感器、低頻電感器等
• （3） 按照應用分還可分為功率電感器、EMI電感、共模電感器等
• （4） 按照有工藝形態劃分可分為一體成型電感器，繞線電感器等

圖2. 各種各樣的電感器

電感的類型多種多樣，但其主要參數大致可歸納為以下幾個：

• （1） 電感量L及其誤差
• （2） 等效直流電阻DCR
• （3） 飽和電流Isat
• （4） 溫升電流Irms
• （5） 自諧振頻率f和品質因數Q

根據實際應用場景的不同，我們所側重關注的參數也不盡相同。如下圖3所示為某廠商功率電感的參數表，也是電感器在開關電源領域需要被重點關注的幾個參數。下面對其一一介紹：

圖3.某廠商功率電感參數表

• （1） 電感量和誤差

電感量L也叫自感系數，是電感器本身固有特性與電流大小無關。主要取決于線圈的匝數、繞制方式、有無磁芯以及磁芯材料等，單位為亨利，簡稱亨（H），其理論計算公式如下：

L=μ×Ae*N2/l

其中：L表示電感量、μ表示磁心的磁導率、Ae表示磁心的截面積、N表示線圈的匝數、lm表示磁心的磁路長度。

誤差也叫允許偏差，是指電感標稱電感量與實際電感量允許的誤差值。一般用于振蕩或濾波的電感器要求精度較高，誤差在0.5%以內，而電源用功率電感的允許誤差較大，一般在10%~20%。 如圖3中電感量為1~4.7uH，誤差為±20%。

• （2） 等效直流電阻DCR或RDC

該參數表示通過直流電時電感器的電阻值。這個參數影響最大最直接的就是發熱損耗，也叫DC損耗或銅損，DCR越小，損耗也就越低。

一般來說，感值給定的前提下，DCR與電感尺寸成反比，在電感尺寸給定前提下，感值越大，DCR越大。開關電源中傾向于選擇DCR更小的電感器。而且在大電流應用中DCR帶來的直流損耗要明顯大于其AC損耗。下圖4簡單列出了電感損耗的構成：

圖4.電感損耗的構成

• （3） 飽和電流Isat

Isat是指磁介質的飽和電流，一般在B-H曲線中對應于磁介質達到Bm對應的Hm所需的DC電流量的大小，對于電感而言，可以簡單理解為電感量下降到標稱電感值的一定比例時的電流大小。例如上圖3中所示，電感**R0MD1飽和電流36A就表示在電感量下跌20%時的電流大小為36A。下圖5即為不同感值電感器的DC電流和電感量之間的關系，從圖中可清晰讀到任意電感的飽和電流。

圖5. 電感電流VS電感值

• （4） 溫升電流Irms

Irms是指電感器的額定電流，即該電感器使用過程中表面達到一定溫度時所對應的DC電流值。例如上圖3中所示，電感**R0MD1溫升電流18A就表示在電感溫度從25℃上升到40℃情況下通過的DC電流值為18A。下圖6即為不同感值電感器的DC電流和電感器溫升之間的關系，從圖中可清晰讀到電感器在一定溫升條件下的DC電流值。

圖6. 電感電流VS溫升值

• （5） 品質因數Q

該參數是衡量電感器質量的主要參數，為其感抗與DCR之比，Q越高，電感器帶來的損耗越低，效率也就越高。

       除此之外，由于實際電感器并不理想，還存在不可避免的寄生電容和寄生電阻，因此，隨著頻率增大，一開始阻抗是逐漸增大的，但在超過一定頻率時電感呈現電容特性，因此，阻抗轉而隨頻率增大而減小。

圖7. 實際電感等效模型

       以上就是這篇文章的內容，介紹了構成開關電源的重要元器件——電感器的一些基本知識和重要參數。其實還有一些和電感器選型過程中的注意事項還沒有介紹，以后會在電源設計選型部分補充上，馬上就是清明節了，也是時候規劃一波春游了~