電感器是開關(guān)模式電源 (SMPS) 中的關(guān)鍵組件。開關(guān)電源電感器是開關(guān)電源設(shè)備的重要元器件，它是利用電磁感應(yīng)的原理進(jìn)行工作的。它的作用是阻交流通直流,阻高頻通低頻(濾波)，也就是說高頻信號通過電感線圈時(shí)會(huì)遇到很大的阻力，很難通過，而對低頻信號通過它時(shí)所呈現(xiàn)的阻力則比較小，即低頻信號可以較容易的通過它。電感線圈對直流電的電阻幾乎為零。
電感選擇是電源設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要設(shè)計(jì)步驟，但通常會(huì)帶來挑戰(zhàn)。眾多設(shè)計(jì)指南和技巧通常可以緩解這些挑戰(zhàn)，例如 DC/DC 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)表的應(yīng)用部分中給出的那些。此類工具可幫助設(shè)計(jì)人員更快地為其應(yīng)用選擇正確的組件。
在典型的降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路中，當(dāng)開關(guān)(Q1)閉合時(shí)，電流開始通過這個(gè)開關(guān)流向輸出端，并以某一速率穩(wěn)步增大，增加速率取決于電路電感。根據(jù)楞次定律，di=E*dt/L，流過電感器的電流所發(fā)生的變化量等于電壓乘以時(shí)間變化量，再除以這個(gè)電感值。由于流過負(fù)載電阻RL的電流穩(wěn)定增加，輸出電壓成正比增大。
為我們的電源選擇電感器包括考慮許多參數(shù)，例如直流電阻 (DCR)、額定電流和飽和電流。在這些參數(shù)中，飽和電流是最有趣的參數(shù)之一。飽和電流通常在電感器數(shù)據(jù)表中定義為直流電流，它會(huì)使電感在沒有電流的情況下從其標(biāo)稱值下降 x%。這實(shí)質(zhì)上意味著當(dāng)電感中的直流電流達(dá)到飽和電流值時(shí)，電感值已經(jīng)下降了一定的百分比（一般為30%）。這意味著飽和入口點(diǎn)是任意的，并且可能因制造商而異。此外，根據(jù)其磁芯材料，電感器在達(dá)到飽和時(shí)會(huì)做出不同的反應(yīng)。有兩種類型的飽和行為：
· 硬飽和：一旦達(dá)到飽和點(diǎn)，電感就會(huì)急劇下降（見圖 1）。對于在實(shí)芯上繞線的電感器就是這種情況。
· 軟飽和：電感逐漸減小。這是在磁粉芯上繞線的功率電感器的情況。
在檢查電感飽和時(shí)，電感與電流曲線比飽和電流值更可取。
圖1 ：電感磁芯飽和：硬飽和（黑色）/軟飽和（紅色）
既然我們知道什么是飽和電流以及它與有效電感值的關(guān)系，那么我們?nèi)绾闻袛嚯姼惺欠耧柡停?/p>
確定這一點(diǎn)的一種快速方法是測量流入電感器的電流。事實(shí)上，當(dāng)電感進(jìn)入飽和狀態(tài)時(shí)，電感下降，這意味著電感電流斜率變得更陡峭。見公式 1：
(1)
圖 2 顯示了沒有飽和的升壓轉(zhuǎn)換器的電感電流波形。在圖 3 中，具有較低飽和入口點(diǎn)的電感器取代了之前的電感器。我們可以看到，對于相同的直流電流，電感器已飽和：電流急劇上升，接近峰值。
圖2 ：電感電流
圖3 ：電感電流 - 達(dá)到飽和
除了流入電感器的直流電流外，環(huán)境溫度也會(huì)影響飽和入口點(diǎn)。電感器制造商在數(shù)據(jù)表中指定了典型溫度下的飽和電流，不考慮這一點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致在我們的應(yīng)用中使用錯(cuò)誤的電感器。如圖 4 所示，電感與電流的關(guān)系曲線隨溫度而變化。因此，飽和電流也會(huì)隨溫度而變化，并且會(huì)隨著溫度的升高而降低。
圖4 ：溫度對飽和電流的影響
飽和電流的重要性在于 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的電感器飽和會(huì)導(dǎo)致破壞性后果。當(dāng)電感器進(jìn)入飽和狀態(tài)時(shí)，它可以存儲更少的能量并且紋波電流增加——這意味著效率會(huì)降低。此時(shí)，電感器的行為更像是電阻器而不是電感器。除此之外，由于飽和時(shí)電感值下降，開關(guān)節(jié)點(diǎn)上會(huì)出現(xiàn)高電流峰值。這會(huì)損壞電感器本身或其他組件并產(chǎn)生噪聲。電感降低也可能導(dǎo)致穩(wěn)定性問題。
在選擇電感器時(shí)（在定義參數(shù)值之后），我建議利用電感器供應(yīng)商網(wǎng)站上提供的工具，這些工具使我們能夠在飽和電流、環(huán)境溫度和總損耗等參數(shù)的背景下比較電感器。然后，在實(shí)驗(yàn)室快速檢查實(shí)際工作條件下的電感電流，肯定會(huì)幫助我們確定所選電感是否飽和。
