如何为开关电源选择合适的电感完整版
如何为开关电源选择合适
的电感完整版
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如何为开关电源选择合适的电感
中心议题：
电感的特点
降压型开关电源的电感选择
升压型开关电源的电感选择
解决方案：
计算降压型开关电源的电感值
计算升压型开关电源的电感值
电感是开关电源中常用的元件，由于它的电流、电压相位不同，所以理论上损耗为零。
电感常为储能元件，也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上，用来平滑电流。
电感也被称为扼流圈，特点是流过其上的电流有“很大的惯性”。
换句话说，由于磁通连续特性，电感上的电流必须是连续的，否则将会产生很大的电压尖峰。
电感为磁性元件，自然有磁饱和的问题。
有的应用允许电感饱和，有的应用允许电感从一定电流值开始进入饱和，也有的应用不允许电感出现饱和，这要求在具体线路中进行区分。
大多数情况下，电感工作在“线性区”，此时电感值为一常数，不随着端电压与电流而变化。
但是，开关电源存在一个不可忽视的问题，即电感的绕线将导致两个分布参数(或寄生参数)，一个是不可避免的绕线电阻，另一个是与绕制工艺、材料有关的分布式杂散电容。
杂散电容在低频时影响不大，但随频率的提高而渐显出来，当频率高到某个值以上时，电感也许变成电容特性了。
如果将杂散电容“集中”为一个电容，则从电感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性。
当分析电感在线路中的工作状况或者绘制电压电流波形图时，不妨考虑下面几个特点：
1.当电感L中有电流I流过时，电感储存的能量为：E＝0.5×L×I2(1)
2.在一个开关周期中，电感电流的变化(纹波电流峰峰值)与电感两端电压的关系为：V＝(L×di)/dt(2)
由此可看出，纹波电流的大小跟电感值有关。
3.就像电容有充、放电电流一样，电感器也有充、放电电压过程。
电容上的电压与电流的积分(安·秒)成正比，电感上的电流与电压的积分(伏·秒)成正比。
只要电感电压变化，电流变化率di/dt也将变化；正向电压使电流线性上升，反向电压使电流线性下降。
计算出正确的电感值对选用合适的电感和输出电容以获得最小的输出电压纹波而言非常重要。
从图1可以看出，流过开关电源电感器的电流由交流和直流两种分量组成，因为交流分量具有较高的频率，所以它会通过输出电容流入地，产生相应的输出纹波电压dv=di×RESR。
这个纹波电压应尽可能低，以免影响电源系统的正常操作，一般要求峰峰值为10mV~500mV。
纹波电流的大小同样会影响电感器和输出电容的尺寸，纹波电流一般设定为最大输出电流的10%~30%，因此对降压型电源来说，流过电感的电流峰值比电源输出电流大5%~15%。
降压型开关电源的电感选择
为降压型开关电源选择电感器时，需要确定最大输入电压、输出电压、电源开关频率、最大纹波电流、占空比。
下面以图2为例说明降压型开关电源电感值
的计算，首先假设开关频率为300kHz、输入电压范围12V±10%、输出电流为
1A、最大纹波电流300mA。
最大输入电压值为13.2V，对应的占空比为：D＝Vo/Vi＝5/13.2＝0.379(3)
其中，Vo为输出电压、Vi为输出电压。
当开关管导通时，电感器上的电压为：V＝Vi－Vo＝8.2V(4)
当开关管关断时，电感器上的电压为：
V＝-Vo－Vd＝-5.3V(5)
dt＝D/F(6)
把公式2/3/6代入公式2得出：
升压型开关电源的电感选择
对于升压型开关电源的电感值计算，除了占空比与电感电压的关系式有所改变外，其它过程跟降压型开关电源的计算方式一样。
以图3为例进行计算，假设开关频率为300kHz、输入电压范围5V±10%、输出电流为500mA、效率为80%，则最大纹波电流为450mA，对应的占空比为：D＝1－Vi/Vo＝1－5.5/12＝
0.542(7)
D=1-23.76/36=34%
当开关管导通时，电感器上的电压为：V＝Vi＝5.5V(8)23.76
当开关管关断时，电感器上的电压为：V＝Vo＋Vd－Vi＝6.8V(9)12.54
把公式6/7/8代入公式2得出：
359uH（最大纹波电流为0.542的情况下）161.568uH（最大纹波电流为1A的情况下）
请注意，升压电源与降压电源不同，前者的负载电流并不是一直由电感电流提供。
当开关管导通时，电感电流经过开关管流入地，而负载电流由输出电容提供，因此输出电容必须有足够大的储能容量来提供这一期间负载所需的电流。
但在开关管关断期间，流经电感的电流除了提供给负载，还给输出电容充电。
一般而言，电感值变大，输出纹波会变小，但电源的动态响应也会相应变差，所以电感值的选取可以根据电路的具体应用要求来调整以达到最理想效果。
开关频率的提高可以让电感值变小，从而让电感的物理尺寸变小，节省电路板空间，因此目前的开关电源有往高频发展的趋势，以适应电子产品的体积越来越小的要求。
开关电源输入共模电感X电容Y电容差摸电感理论计算
开关电源输入共模电感X电容Y电容差摸电感理论计算开关电源是一种把直流电转换为具有稳定电压的高频脉冲的电源。
在开关电源中，输入端需要一些电子元件来实现功率传输和滤波。
这些电子元件包括共模电感、X电容、Y电容和差模电感。
接下来，我们将分别介绍这些电子元件的理论计算方法。
1.共模电感：共模电感用于减小输入电源中的共模干扰。
它由磁芯和线圈组成。
共模电感的理论计算主要是计算其工作频率下的感感值。
共模电感的计算公式为：Lcm = Vcm / (2 * π * f * Icm)其中，Lcm为共模电感的感值，Vcm为输入电源共模干扰电压，f为工作频率，Icm为共模干扰电流。
2.X电容：X电容（也称为差模电容）用于减小输入电源中的差模干扰。
它由两个电极和电介质层组成。
X电容的理论计算主要是计算其工作频率下的电容值。
X电容的计算公式为：Cx=1/(2*π*f*Rx)其中，Cx为X电容的电容值，f为工作频率，Rx为差模干扰电流的阻抗。
3.Y电容：Y电容用于滤除高频脉冲噪声。
它由两个电极和电介质层组成。
Y电容的理论计算主要是计算其工作频率下的电容值。
Y电容的计算公式为：Cy=1/(2*π*f*Ry)其中，Cy为Y电容的电容值，f为工作频率，Ry为高频噪声电流的阻抗。
4.差模电感：差模电感用于滤除差模噪声。
它由磁芯和线圈组成。
差模电感的理论计算主要是计算其工作频率下的感感值。
差模电感的计算公式为：Ldm = Vdm / (2 * π * f * Idm)其中，Ldm为差模电感的感值，Vdm为差模干扰电压，f为工作频率，Idm为差模干扰电流。
以实际应用为例，假设工作频率为100kHz，共模干扰电压为1V，共模干扰电流为10mA，差模干扰电压为0.5V，差模干扰电流为5mA，差模干扰阻抗为50Ω，共模干扰阻抗为100Ω，高频噪声电流阻抗为80Ω，则可以根据上述公式计算得到共模电感的感值、X电容的电容值、Y电容的电容值和差模电感的感值。
Buck电路选择输出电感
Buck电路选择输出电感第一部分：先说说什么是电感电感器(Inductor)是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。
电感器的结构类似于变压器，但只有一个绕组。
电感器具有一定的电感，它只阻碍电流的变化。
如果电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。
电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器。
简单的说：通直流，阻碍交流。
第二部分 实际电感特性电感是开关电源中常用的元件，由于它的电流、电压相位不同，所以理论上损耗为零。
电感常为储能元件，也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上， 用来平滑电流。
电感也被称为扼流圈，特点是流过其上的电流有“很大的惯性”。
换句话说，由于磁通连续特性，电感上的电流必须是连续的，否则将会产生很大的电压尖峰。
电感为磁性元件，自然有磁饱和的问题。
有的应用允许电感饱和，有的应用允许电感从一定电流值开始进入饱和， 也有的应用不允许电感出现饱和，这要求在具体线路中进行区分。
大多数情况下，电感工作在“线性区”，此时电感值为一常数，不随着端电压与电流而变化。
但是，开关电源存在一个不可忽视的问题，即电感的绕线将导致两个分布参数(或寄生参数)，一个是不可避免的绕线电阻，另一个是与绕制工艺、材料有关的分布式杂散电容。
杂散电容在低频时影响不大，但随频率的提高而渐显出来，当频率高到某个值以上时，电感也许变成电容特性了。
如果将杂散电容“集中”为一个电容， 则从电感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性。
电感的主要特性参数1、电感量L电感量L表示线圈本身固有特性，与电流大小无关。
除专门的电感线圈（色码电感）外，电感量一般不专门标注在线圈上，而以特定的名称标注。
单位有亨利(H)、毫亨利 (mH)、微亨利(uH)，1H=10^3mH=10^6uH。
2、感抗XL电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL，单位是欧姆。
它与电感量L 和交流电频率f的关系为XL=2πfL3、品质因素Q品质因素Q是表示线圈质量的一个物理量，Q为感抗XL与其等效的电阻的比值，即：Q=XL/R。
buck 电感选取公式
buck 电感选取公式Buck电感选取公式Buck电感选取是电子电路设计中的重要环节，它决定了直流-直流（DC-DC）转换器的性能和效率。
在进行Buck电感选取时，我们可以借助一些公式来辅助计算。
本文将介绍Buck电感选取公式及其应用。
Buck电路是一种常见的降压转换器，用于将高电压转换为低电压。
在Buck电路中，电感元件起到了储存能量和平滑输出的作用。
为了正确选择合适的电感元件，我们需要考虑一些关键因素，如输出电压、输出电流、开关频率和纹波电流等。
我们来看看Buck电感选取的基本公式：L = (Vout_max - Vout_min) * (Vin_min) / (Iout_max * ΔIL)其中，L表示电感的值，单位为亨利（H）；Vout_max和Vout_min分别表示输出电压的最大值和最小值；Vin_min表示输入电压的最小值；Iout_max表示输出电流的最大值；ΔIL表示纹波电流。
这个公式的基本思想是，通过计算输入电压、输出电压、输出电流和纹波电流之间的关系，来确定合适的电感值。
具体而言，我们需要根据电路的设计要求和性能指标，选择合适的输出电压和输出电流，以及最小的输入电压和最大的纹波电流。
在实际应用中，为了确保Buck电路的稳定性和效率，我们还需要考虑一些其他因素。
首先是电感的饱和电流。
电感元件在工作过程中，会承受一定的电流，如果超过了其饱和电流，就会导致性能下降甚至损坏。
因此，我们需要选择电感元件的饱和电流要大于输出电流的最大值。
其次是电感的直流电阻。
电感元件具有一定的电阻，会引入功率损耗。
为了提高转换效率，我们需要选择电感元件的直流电阻要尽量小。
还需要考虑电感的尺寸和成本。
较大的电感尺寸能够提供更好的性能，但也会增加成本和占用空间。
因此，在实际应用中，我们需要在性能和成本之间进行权衡，选择适合的电感尺寸。
除了以上因素，还需要考虑温度和电磁干扰等因素对电感的影响。
高温会导致电感元件的性能下降，因此需要选择耐高温的电感元件。
【很完整】牛人教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型
【很完整】⽜⼈教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型1 开关电源介绍此⽂档是作为张占松⾼级开关电源设计之后的强化培训，基于计划安排，由申⼯讲解了变压器设计之后，在此⽂章中简单带过变压器设计原理，重点讲解电路⼯作原理和设计过程中关键器件计算与选型。
开关电源的⼯作过程相当容易理解，其拥有三个明显特征：开关：电⼒电⼦器件⼯作在开关状态⽽不是线性状态⾼频：电⼒电⼦器件⼯作在⾼频⽽不是接近⼯频的低频直流：开关电源输出的是直流⽽不是交流也可以输出⾼频交流如电⼦变压器1.1 开关电源基本组成部分1.2 开关电源分类：开关电源按照拓扑分很多类型：buck boost 正激反激半桥全桥 LLC 等等，但是从本质上区分，开关电源只有两种⼯作⽅式：正激：是开关管开通时传输能量，反激：开关管关断时传输能量。
下⾯将以反激电源为例进⾏讲解。
1.3 反激开关电源简介反激⼜被称为隔离buck-boost 电路。
基本⼯作原理：开关管打开时变压器存储能量，开关管关断时释放存储的能量反激开关电源根据开关管数⽬可分为双端和单端反激。
根据反激变压器⼯作模式可分为CCM 和DCM 模式反激电源。
根据控制⽅式可分为PFM 和PWM 型反激电源。
根据驱动占空⽐的产⽣⽅式可分为电压型和电流型反激开关电源。
我们所要讲的反激电源精确定义为：电流型PWM 单端反激电源。
1.4 电流型PWM 单端反激电源此类反激电源优点：结构简单价格便宜，适⽤⼩功率电源。
此类反激电源缺点：功率较⼩，⼀般在150w 以下，纹波较⼤，电压负载调整率低，⼀般⼤于5%。
此类反激电源设计难点主要是变压器的设计，特别是宽输⼊电压，多路输出的变压器。
2 举例讲解设计过程为了更清楚了解设计中详细计算过程，我们将以220VAC-380VAC 输⼊，+5V±3%（5A），±15±5%（0.5A）三路共地输出反激电源为例讲解设计过程。
提出上⾯要求，选择思路如下：提出上⾯要求，选择思路如下：电源总输出功率P=5*5W+15*0.5*2=40W 功率较⼩，可以选择反激开关电源。
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总在开关电源设计中，有几个常用的计算公式可以帮助工程师进行准确的设计，以下是几个常用的计算公式的汇总：1.电容选择计算公式：开关电源中的电容主要用于滤波和储能，电容的选择需要考虑到输出的纹波电压、负载变化和效率等因素。
常见的电容选择公式如下：C=(ΔV×I)/(f×δV)其中，C是所需的电容容值，ΔV是允许的输出纹波电压，I是负载电流，f是开关频率，δV是峰值纹波电压。
2.电感选择计算公式：电感主要用于存储能量和滤波，选择适当的电感能够提高开关电源的效率。
电感选择的计算公式如下：L = ((Vin - Vout) × D × τ) / (Vout × Iout)其中，L是所需的电感值，Vin是输入电压，Vout是输出电压，D是占空比，τ是瞬态时间，Iout是负载电流。
3.开关频率计算公式：开关频率是开关电源设计中重要的参数，可以影响到效率、尺寸和成本等因素。
开关频率的计算公式如下：f = (Vin - Vout) / (Vout × L × Iout)其中，f是所需的开关频率，Vin是输入电压，Vout是输出电压，L是选择的电感值，Iout是负载电流。
4.整流二极管选择计算公式：整流二极管用于将开关电源的交流输出转换为直流输出，选择适当的整流二极管可以减少功耗和散热。
整流二极管选择的计算公式如下：Iavg = (Iout × η) / (1 - η)其中，Iavg是整流二极管的平均电流，Iout是负载电流，η是开关电源的效率。
5.功率开关管选择计算公式：功率开关管主要用于开关转换和功率调节，选择适当的功率开关管可以提高效率和可靠性。
功率开关管选择的计算公式如下：Pd = (Vin - Vout) × Iout / η - Vout × Iout其中，Pd是功率开关管的功耗，Vin是输入电压，Vout是输出电压，Iout是负载电流，η是开关电源的效率。
cuk电路 电感 和电容的选用
cuk电路电感和电容的选用以cuk电路、电感和电容的选用为题，首先需要了解什么是cuk电路以及电感和电容的作用。
Cuk电路是一种常用于直流-直流转换的开关电源电路，它由一个电感、一个电容和一个开关元件组成。
它可以将输入电压转换为不同的输出电压，并且具有较高的转换效率和较低的输出波纹。
首先让我们来了解一下电感的作用。
电感是一种储存电能的元件，它由导线或线圈组成。
当电流通过电感时，会在导线或线圈周围产生磁场，这个磁场可以储存电能。
电感的主要作用是隔离电路的直流和交流信号，阻碍电流的变化。
在cuk电路中，电感可以起到平滑输出电压的作用，使得输出电压波纹较小。
接下来是电容的作用。
电容是一种储存电荷的元件，它由两个导体之间隔着一层绝缘材料组成。
当电压施加在电容上时，正负电荷会在两个导体之间积累。
电容的主要作用是储存电荷和平滑电压波动。
在cuk电路中，电容可以帮助调整输出电压，使得输出电压稳定。
选择合适的电感和电容对于cuk电路的性能至关重要。
首先需要确定电感的值，电感的值决定了输出电压的稳定性和波纹大小。
较大的电感值可以减小输出电压的波纹，但也会增加电路的体积和成本。
因此，在选择电感时需要权衡这些因素。
一般来说，选择较小的电感值可以在满足性能要求的前提下减小电路的体积和成本。
接下来是选择电容的问题。
电容的值决定了输出电压的稳定性和响应速度。
较大的电容值可以减小输出电压的波纹，但也会增加电路的体积和成本。
因此，在选择电容时也需要进行合理的权衡。
一般来说，选择较小的电容值可以在满足性能要求的前提下减小电路的体积和成本。
除了电感和电容的值，还需要考虑它们的质量和工作温度范围。
质量好的电感和电容可以提供更好的性能和可靠性。
而工作温度范围则决定了电感和电容能否在特定环境中正常工作。
因此，在选择电感和电容时需要关注这些因素。
总结一下，cuk电路是一种常用的直流-直流转换电路，它由电感、电容和开关元件组成。
电感和电容在cuk电路中起到平滑输出电压和调整输出电压的作用。
电感电容计算
纹波电流的大小同样会影响电感器和输出电容的尺寸，纹波电流一般设定为最大输出电流的10%~30%，因此对降压型电源来说，流过电感的电流峰值比电源输出电流大5%~15%。
降压型开关电源的电感选择为降压型开关电源选择电感器时，需要确定最大输入电压、输出电压、电源开关频率、最大纹波电流、占空比。
下面以图2为例说明降压型开关电源电感值的计算，首先假设开关频率为300kHz、输入电压范围12V±10%、输出电流为1A、最大纹波电流300mA。
图2：降压型开关电源的电路图。
最大输入电压值为13.2V，对应的占空比为：D＝Vo/Vi＝5/13.2＝0.379 (3)其中，Vo为输出电压、Vi为输出电压。
当开关管导通时，电感器上的电压为：V＝Vi－Vo＝8.2V (4)当开关管关断时，电感器上的电压为：V＝-Vo－Vd＝-5.3V (5)dt＝D/F (6)把公式2/3/6代入公式2得出：升压型开关电源的电感选择对于升压型开关电源的电感值计算，除了占空比与电感电压的关系式有所改变外，其它过程跟降压型开关电源的计算方式一样。
以图3为例进行计算，假设开关频率为300kHz、输入电压范围5V±10%、输出电流为500mA、效率为80%，则最大纹波电流为450mA，对应的占空比为：D＝1－Vi/Vo＝1－5.5/12＝0.542 (7)图3：升压型开关电源的电路图。
当开关管导通时，电感器上的电压为：V＝Vi＝5.5V (8)当开关管关断时，电感器上的电压为：V＝Vo＋Vd－Vi＝6.8V (9)把公式6/7/8代入公式2得出：请注意，升压电源与降压电源不同，前者的负载电流并不是一直由电感电流提供。
当开关管导通时，电感电流经过开关管流入地，而负载电流由输出电容提供，因此输出电容必须有足够大的储能容量来提供这一期间负载所需的电流。
但在开关管关断期间，流经电感的电流除了提供给负载，还给输出电容充电。
开关电源中的电感确定：开关频率低，由于开和关的时间都比较长，因此为了输出不间断的需要，需要把电感值加大点，这样可以让电感可以存储更多的磁场能量。
DCDC-BUCK中电感的选型思考
DCDC电路应该是硬件设计中最常见的电路，而Buck用得尤其多，下文介绍下电路中电感选型的几个思考。
BUCK电路选型的最重要的两个参数：电感值，电感电流。
电感电流一般有2个值：Isat是指饱和电流，一般指饱和电流（Saturation Current）电感值下降到30%（不同厂家定义有所不同，一般为10%-30%）的电流。
---dcdc电路中感电流瞬间值不能超过这个。
Irms是温升电流，也就是加电流后，电感产品自我温升温度不超过40度时的电流。
---dcc电路中电感电流有效值不能超过这个.电感值计算公式：Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin) ---同步BUCK，异步需要加入二极管的电压步骤：（1）确认输出电流Iout（2）确认电感值Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin)一般来说△I（上图的Ipp）取20%-30%的Iout（最大输出电流），f为DCDC开关频率（3）根据Lmin选取L，一般略取大一点（4）通过上面的公式计算△I，ImaxImax=Iout+1/2 △I，饱和电流要大于Imax（5）确认电感的饱和电流要大于Imax温升电流要大于Iout确认输出电流以上公式网上颇多，如果只写到这里，那么本文也没什么价值。
主要是有一个问题，上述的Iout到底取多少呢？是DCDC芯片的最大输出电流能力，还是实际工作过程中真正使用的最大电流呢？笔者认为应是DCDC芯片的最大输出电流能力，比如2A的DCDC芯片，那么这里Iout取2A。
理由如下：假设实际要用到2A电流，与芯片能力是一样的，那么不管取芯片电流能力还是实际使用电流，按照公式算得电感值是相同的，用这个电感可以设计出输出2A的DCDC电路。
这时如果用这个电路接入500mA的负载，即实际输出电流是500mA，难道就不能用了，显然是可以的。
由公式知道，L与输出电流成反比，如果按照实际电流计算，在接小负载时，比如200mA，那么算得的L值是2A时的10倍，电感值大，体积就大，这是我们不希望的。
开关电源电感、输入输出电容、二极管参数计算
开关电源电感、输⼊输出电容、⼆极管参数计算
本⽂是结合《精通开关电源设计》第⼆版第⼀、⼆章及⽹上看到的部分资料的整理，因为开关电源是⼀个很专业的领域，本⼈也不是很了解，本⽂的整理也只是可以快速的计算各元件可⽤的参数，当然开关电源芯⽚⼿册中也会给出相应的计算公式，这⾥整理的公式可能和芯⽚⼿册中有所不⼀样，但我想应该也差别不⼤，应该也可以达到可⽤的⽬的。
⼀、开关电源的基本拓扑
⼆、三种拓扑直流传递函数
三、参数的确定
1. 电感参数确认
电感参数确认使⽤L*I和负载缩放⽅法。
应⽤L*IL = Et/r计算得出电感值，应⽤IPK = IL*(1 + r/2)得出电感必须满⾜的峰值电流说明:
L-----------电感值
IL-----------电感平均电流
Et-----------伏秒积
r----------电流纹波率，r = ΔI/IL ≡ 2*IAC/IDC，r⼀般取0.4，⽆量纲
IPK-------流过电⼯那的峰值电流
2. 续流⼆极管参数选择
3. 输⼊输出电容选择
四、其他补充说明
针对BUCK电源：
1. 为了增强稳定性，可在电感的左边增加RC串接到低
2. 为了增强稳定性，可将续流⼆极管更换为开关管控制，使之成为同步BUCK电源
3. 为了更⼩的纹波，可在输出后级继续增加LC滤波电路，并且也可增加电感值，此适⽤所有拓扑。
低功耗电源的电感选择
栏目编辑韩汝水 低功耗电源的电感选择 ｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ■Ｔｏｍ Ｆｏｗｌｅｒ Ｍａｘｉｍ公司
讨论超低功率、超高效率Ｂｕｃｋ电路的电感选择。 低功耗电源；Ｂｕｃｋ拓扑；电感选择；磁芯损耗
Ｔｏｍ Ｆｏｗｌｅｒ：高级工 程师
＼ 超低功率或者超高功率开关电源的电 感，并不象一般开关电源那样容易选择。目 前常规的电感都是为一些主流设计所制造， 并不能很好地满足一些特殊设计。本文主要 讨论超低功率、超高效率Ｂｕｃｋ电路的电感选 择问题。典型应用实例就是小体积电池长时 间供电设备。在这种电路中，让工程师感到 棘手的问题主要是电池容量（成本与体积）与 Ｂｕｃｋ电路体积、效率之间的矛盾。为了减小 开关电源的体积，最好选择尽可能高的开关 频率。但是开关损耗以及输出电感的损耗会 随着开关频率的提高而增大，而且很有可能 成为影响效率的主要因素，正是这些矛盾大 大提高了电路设计的难度。 Ｂｕｃｋ电路的电感要求 对工程师而言，铁磁性元件（电感）可能 是最早接触的非线性器件。但是根据制造商 提供的数据，很难预测电感在高频时的损 耗。因为制造商通常只提供诸如开路电感、 工作电流、饱和电流、直流电阻以及自激频 率等参数。对于大部分开关电源设计来说， 这些参数已经足够了，并且根据这些参数选 择合适的电感也非常容易。但是，对于超低 电流、超高频率开关电源来说，电感磁芯的 Ｄ 非线性参数对频率非常敏感，其次，频率也 决定了线圈损耗。 对于普通开关电源，相对于直流Ｉ Ｒ损耗 来说，磁芯损耗几乎可以忽略不计。所以通 常情况下，除了“自激频率“这个与频率有 关的参数外，电感几乎没有其他与频率相关 的参数。但是，对于超低功率、超高频率系 统（电池供电设备），这些高频损耗（磁芯损 耗和线圈损耗）通常会远远大于直流损耗。 线圈损耗包括直流Ｉ Ｒ损耗和交流损耗。 其中，交流损耗主要是由于趋肤效应和邻近 效应所导致。趋肤效应是指随着频率的提高 移动的电荷越来越趋于导体表面流动，相当 于减小了导体导电的横截面积，提高了交流 阻抗。比如：在２ＭＨｚ频率，导体导电深度 （从导体表面垂直向下）大概只有０．００４６４厘 米。这就导致电流密度降低到原来的１／ｅ（大 概０．３７）。邻近效应是指电流在电感相邻导线 所产生的磁场会互相影响，从而导致所谓的 “拥挤电流”，也会提高交流阻抗。对于趋肤 效应，可以通过多芯电线（同一根导线内含 多根细导线）适度缓解。对于那些交流电流 纹波远小于直流电流的电路，多芯电线可以 有效降低电感的总损耗。 磁芯损耗主要是由于磁滞现象以及磁芯 内部传导率或其他非线性参数的互感产生。 在Ｂｕｃｋ拓扑结构中，第一象限的Ｂ—Ｈ磁滞 回线对磁芯损耗影响最大。在第一象限这个 局部图中，磁滞回线显示了电感从初始电感 量过渡到峰值电感量再回到初始电感量的过 程。如果开关电源稳定工作在不连续状态， 磁滞回线会从剩余电感量（Ｂｒ）过渡到峰值电 感量（参考图１）。如果开关电源工作在连续 状态，那么磁滞回线将会从直流偏置点上升 到曲线峰值，再回到直流偏置点。通过实验 可以确定磁滞回线的精确曲线形状（基本上 是椭圆曲线）。 大部分磁芯由粉状磁性材料和陶瓷等粘 合材料构成。一个未使用过的磁芯可以简单