深入剖析電感電流
dc/dc 電路中電感的選擇
只有充分理解電感在dc/dc電路中發揮的作用，才能更優的設計dc/dc電路。本文還包括對同步dc/dc及非同步dc/dc概念的解釋。
在開關電源的設計中電感的設計為工程師帶來的許多的挑戰。工程師不僅要選擇電感值，還要考慮電感可承受的電流，繞線電阻，機械尺寸等等。本文專注於解釋：電感上的dc電流效應。這也會為選擇合適的電感提供必要的資訊。
理解電感的功能
電感常常被理解為開關電源輸出端中的lc濾波電路中的l(c是其中的輸出電容)。雖然這樣理解是正確的，但是為了理解電感的設計就必須更深入的了解電感的行為。
在降壓轉換中，電感的一端是連線到dc輸出電壓。另一端通過開關頻率切換連線到輸入電壓或gnd。
在狀態1過程中，電感會通過(高邊 「high-side」)mosfet連線到輸入電壓。在狀態2過程中，電感連線到gnd。由於使用了這類的控制器，可以採用兩種方式實現電感接地：通過二極體接地或通過(低邊「low-side」)mosfet接地。如果是後一種方式，轉換器就稱為「同步(synchronus)」方式。
現在再考慮一下在這兩個狀態下流過電感的電流是如果變化的。在狀態1過程中，電感的一端連線到輸入電壓，另一端連線到輸出電壓。對於乙個降壓轉換器，輸入電壓必須比輸出電壓高，因此會在電感上形成正向壓降。相反，在狀態2過程中，原來連線到輸入電壓的電感一端被連線到地。對於乙個降壓轉換器，輸出電壓必然為正端，因此會在電感上形成負向的壓降。
我們利用電感上電壓計算公式：
v=l(di/dt)
因此，當電感上的電壓為正時(狀態1)，電感上的電流就會增加;當電感上的電壓為負時(狀態2)，電感上的電流就會減小。通過電感的電流如圖2所示：
通過上圖我們可以看到，流過電感的最大電流為dc電流加開關峰峰電流的一半。上圖也稱為紋波電流。根據上述的公式，我們可以計算出峰值電流：
其中，ton是狀態1的時間，t是開關週期(開關頻率的倒數)，dc為狀態1的占空比。
警告：上面的計算是假設各元器件(mosfet上的導通壓降，電感的導通壓降或非同步電路中肖特基二極體的正向壓降)上的壓降對比輸入和輸出電壓是可以忽略的。
如果，器件的下降不可忽略，就要用下列公式作精確計算：
同步轉換電路：
非同步轉換電路：
其中，rs為感應電阻阻抗加電感繞線電阻的阻。vf 是肖特基二極體的正向壓降。r是rs加mosfet導通電阻，r=rs+rm。
電感磁芯的飽和度
通過已經計算的電感峰值電流，我們可以發現電感上產生了什麼。很容易會知道，隨著通過電感的電流增加，它的電感量會減小。這是由於磁芯材料的物理特性決定的。電感量會減少多少就很重要了：如果電感量減小很多，轉換器就不會正常工作了。當通過電感的電流大到電感實效的程度，此時的電流稱為「飽和電流」。這也是電感的基本引數。
實際上，轉換電路中的開關功率電感總會有乙個「軟」飽和度。要了解這個概念可以觀察實際測量的電感vs dc電流的曲線：
當電流增加到一定程度後，電感量就不會急劇下降了，這就稱為「軟」飽和特性。如果電流再增加，電感就會損壞了。
有了這個軟飽和的特性，我們就可以知道在所有的轉換器中為什麼都會規定在dc輸出電流下的最小電感量;而且由於紋波電流的變化也不會嚴重影響電感量。在所有的應用中都希望紋波電流盡量的小，因為它會影響輸出電壓的紋波。這也就是為什麼大家總是很關心dc輸出電流下的電感量，而會在spec中忽略紋波電流下的電感量。
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