中心議題：

• 電感的特點
• 降壓型開關電源的電感選擇
• 升壓型開關電源的電感選擇

解決方案：

• 計算降壓型開關電源的電感值
• 計算升壓型開關電源的電感值

電感是開關電源中常用的元件，由於它的電流、電壓相位不同，所以理論上損耗為零。電感常為儲能元件，也常與電容一起用在輸入濾波和輸出濾波電路上， 用來平滑電流。電感也被稱為扼流圈
，特點是流過其上的電流有“很大的慣性”。換句話說
，由於磁通連續特性
，電感上的電流必須是連續的，否則將會產生很大的電壓尖峰。

電感為磁性元件，自然有磁飽和的問題。有的應用允許電感飽和，有的應用允許電感從一定電流值開始進入飽和

， 也有的應用不允許電感出現飽和，這要求在具體線路中進行區分。大多數情況下
，電感工作在“線性區”，此時電感值為一常數
，不隨著端電壓與電流而變化。但是，開關電源存在一個不可忽視的問題
，即電感的繞線將導致兩個分布參數(或寄生參數)，一個是不可避免的繞線電阻，另一個是與繞製工藝
、材(cai)料(liao)有(you)關(guan)的(de)分(fen)布(bu)式(shi)雜(za)散(san)電(dian)容(rong)。雜(za)散(san)電(dian)容(rong)在(zai)低(di)頻(pin)時(shi)影(ying)響(xiang)不(bu)大(da)

，但(dan)隨(sui)頻(pin)率(lv)的(de)提(ti)高(gao)而(er)漸(jian)顯(xian)出(chu)來(lai)，當(dang)頻(pin)率(lv)高(gao)到(dao)某(mou)個(ge)值(zhi)以(yi)上(shang)時(shi)，電(dian)感(gan)也(ye)許(xu)變(bian)成(cheng)電(dian)容(rong)特(te)性(xing)了(le)。如(ru)果(guo)將(jiang)雜(za)散(san)電(dian)容(rong)“集中”為一個電容， 則從電感的等效電路可以看出在某一頻率後所呈現的電容特性。

當分析電感在線路中的工作狀況或者繪製電壓電流波形圖時
，不妨考慮下麵幾個特點： 

1. 當電感L中有電流I流過時，電感儲存的能量為： E＝0.5×L×I2 (1) 

2. 在一個開關周期中，電感電流的變化(紋波電流峰峰值)與電感兩端電壓的關係為：V＝(L×di)/dt (2)

由此可看出，紋波電流的大小跟電感值有關。

3. 就像電容有充、放電電流一樣

，電感器也有充

、放電電壓過程。電容上的電壓與電流的積分(安·秒)成正比，電感上的電流與電壓的積分(伏·秒)成正比。隻要電感電壓變化
，電流變化率di/dt也將變化
；正向電壓使電流線性上升，反向電壓使電流線性下降。

計算出正確的電感值對選用合適的電感和輸出電容以獲得最小的輸出電壓紋波而言非常重要。 

從圖1可ke以yi看kan出chu
，流liu過guo開kai關guan電dian源yuan電dian感gan器qi的de電dian流liu由you交jiao流liu和he直zhi流liu兩liang種zhong分fen量liang組zu成cheng，因yin為wei交jiao流liu分fen量liang具ju有you較jiao高gao的de頻pin率lv，所suo以yi它ta會hui通tong過guo輸shu出chu電dian容rong流liu入ru地di，產chan生sheng相xiang應ying的de輸shu出chu紋wen波bo電dian壓yadv=di×RESR。這個紋波電壓應盡可能低，以免影響電源係統的正常操作，一般要求峰峰值為10mV~500mV。



紋波電流的大小同樣會影響電感器和輸出電容的尺寸
，紋波電流一般設定為最大輸出電流的10%~30%，因此對降壓型電源來說，流過電感的電流峰值比電源輸出電流大5%~15%。
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降壓型開關電源的電感選擇 

為降壓型開關電源選擇電感器時，需要確定最大輸入電壓、輸出電壓
、電源開關頻率、最大紋波電流、占空比。下麵以圖2為例說明降壓型開關電源電感值的計算
，首先假設開關頻率為300kHz
、輸入電壓範圍12V±10%、輸出電流為1A
、最大紋波電流300mA。



最大輸入電壓值為13.2V
，對應的占空比為：D＝Vo/Vi＝5/13.2＝0.379 (3)

其中，Vo為輸出電壓、Vi為輸出電壓。當開關管導通時
，電感器上的電壓為： V＝Vi－Vo＝8.2V (4)

當開關管關斷時，電感器上的電壓為： 

V＝-Vo－Vd＝-5.3V (5)
dt＝D/F (6) 

把公式2/3/6代入公式2得出：


升壓型開關電源的電感選擇

對於升壓型開關電源的電感值計算
，除了占空比與電感電壓的關係式有所改變外，其它過程跟降壓型開關電源的計算方式一樣。以圖3為例進行計算
，假設開關頻率為 300kHz
、輸入電壓範圍5V±10%
、輸出電流為500mA、效率為80%，則最大紋波電流為450mA，對應的占空比為：D＝1－Vi/Vo＝1－5.5/12＝0.542 (7)



當開關管導通時，電感器上的電壓為：V＝Vi＝5.5V (8)

當開關管關斷時，電感器上的電壓為：V＝Vo＋Vd－Vi＝6.8V (9) 

把公式6/7/8代入公式2得出：


qingzhuyi
，shengyadianyuanyujiangyadianyuanbutong，qianzhedefuzaidianliubingbushiyizhiyoudiangandianliutigong。dangkaiguanguandaotongshi，diangandianliujingguokaiguanguanliurudi，erfuzaidianliuyoushuchudianrongtigong，yincishu 出chu電dian容rong必bi須xu有you足zu夠gou大da的de儲chu能neng容rong量liang來lai提ti供gong這zhe一yi期qi間jian負fu載zai所suo需xu的de電dian流liu。但dan在zai開kai關guan管guan關guan斷duan期qi間jian，流liu經jing電dian感gan的de電dian流liu除chu了le提ti供gong給gei負fu載zai，還hai給gei輸shu出chu電dian容rong充chong電dian。

一(yi)般(ban)而(er)言(yan)，電(dian)感(gan)值(zhi)變(bian)大(da)，輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)會(hui)變(bian)小(xiao)，但(dan)電(dian)源(yuan)的(de)動(dong)態(tai)響(xiang)應(ying)也(ye)會(hui)相(xiang)應(ying)變(bian)差(cha)
，所(suo)以(yi)電(dian)感(gan)值(zhi)的(de)選(xuan)取(qu)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)電(dian)路(lu)的(de)具(ju)體(ti)應(ying)用(yong)要(yao)求(qiu)來(lai)調(tiao)整(zheng)以(yi)達(da)到(dao)最(zui)理(li)想(xiang)效(xiao)果(guo)。開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)的(de)提(ti) gaokeyirangdianganzhibianxiao，congerrangdiangandewulichicunbianxiao
，jieshengdianlubankongjian
，yincimuqiandekaiguandianyuanyouwanggaopinfazhandequshi，yishiyingdianzichanpindetijiyuelaiyuexiaodeyaoqiu。