在@@开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战@@。工程师不仅要选择电感值@@，还要考虑电感可承受的电流@@，绕线电阻@@，机械尺寸等@@等@@@@。本文专注于解释@@：电感上的@@DC电流效应@@。这@@也会为选择合适的电感提供必要的信息@@。
理解电感的功能@@
电感常常被理解为开关电源输@@出端中的@@LC滤波电路中的@@L（C是@@其中@@的输@@出电容@@）。虽然这@@样理解是@@正确的@@，但是@@@@为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为@@。
在@@降压转换中@@（Fairchild典型的开关控制器@@），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@@状态@@@@1过程中@@，电感会通过@@@@（高边@@ “high-side”）MOSFET连接到输@@入电压@@。在@@状态@@@@2过程中@@，电感连接到@@GND。由于使用了这@@类的控制器@@，可以采用两种方式@@实现电感接地@@@@：通过@@ 二极管接地@@或@@通过@@@@（低边@@“low-side”）MOSFET接地@@。如果@@是@@后一种方式@@@@，转换器就称为@@“同步@@（synchronus）”方式@@。
现在@@再考虑一下在@@这@@两个状态@@下流过电感的电流是@@如果@@变化的@@。在@@状态@@@@1过程中@@，电感的一端连接到输@@入电压@@@@，另一端连接到输@@出电压@@@@。对于一个降压转换器@@，输@@ 入电压必须比输@@出电压@@高@@，因此@@会在@@电感上形成正向压降@@。相反@@，在@@状态@@@@2过程中@@，原来连接到输@@入电压@@的电感一端被连接到地@@。对于一个降压转换器@@，输@@出电压@@必@@ 然为正端@@，因此@@会在@@电感上形成负向的压降@@。
我们利用电感上电压计算公式@@：
V=L(dI/dt)
因此@@，当电感上的@@电压为正时@@（状态@@1），电感上的@@电流就会增加@@@@；当电感上的@@电压为负时@@（状态@@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@@上图我们可以看到@@，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@@。根据上述的公式@@，我们可以计算出峰值电流@@：
其中@@，ton是@@状态@@@@1的时间@@，T是@@开关周期@@（开关频率的倒数@@），DC为状态@@@@1的占空比@@。
警告@@：上面的计算是@@假设各元器件@@（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@@）上的压降对比输@@入和输@@出电压@@是@@可以忽略的@@。
如果@@，器件的下降不可忽略@@，就要用下列公式作精确计算@@：
同步@@转换电路@@：
异步转换电路@@：
其中@@，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。
电感磁芯的饱和度@@@@
通过@@已经计算的电感峰值电流@@，我们可以发现电感上产生了什么@@。很容易会知道@@，随着通过@@电感的电流增加@@@@，它的电感量会减小@@。这@@是@@由于磁芯材料的物理特性决@@ 定的@@。电感量会减少多少就很重要了@@：如果@@电感量减小很多@@，转换器就不会正常工作了@@。当通过@@电感的电流大到电感实效的程度@@，此时的电流称为@@“饱和电流@@”。这@@ 也是@@电感的基本参数@@。
实际上@@，转换电路中的开关功率电感总会有一个@@“软@@”饱和度@@。要了解这@@个概念可以观察实际测量的电感@@Vs DC电流的曲线@@：
当电流增加@@到一定程度后@@，电感量就不会急剧下降了@@，这@@就称为@@“软@@”饱和特性@@。如果@@电流再增加@@@@，电感就会损坏了@@。
注意@@：电感量下降在@@很多类的电感中都会存在@@@@。例如@@：toroids，gapped E-cores等@@。但是@@@@，rod core电感就不会有这@@种变化@@。
有了这@@个软@@饱和的特性@@，我们就可以知道在@@所有的转换器中为什么都会规定在@@@@DC输@@出电流下的最小电感量@@；而且由于纹波电流的变化也不会严重影响电感量@@。在@@ 所有的应用中都希望纹波电流尽量的小@@，因为它会影响输@@出电压@@的纹波@@。这@@也就是@@为什么大家总是@@很关心@@DC输@@出电流下的电感量@@@@，而会在@@@@Spec中忽略纹波电流@@ 下的电感量@@。
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