DC-DC转换器中电感的关键作用及其对电源管理的影响

DC-DC转换器是重要的电源管理组件，广泛应用于计算机、通信系统和消费电子产品等领域。这种转换器通过调整输入直流电压来满足不同负载的需求，从而提升能源利用效率和系统稳定性。在DC-DC转换器内部，电感是不可或缺的一部分，扮演着至关重要的角色。接下来我们就一起来了解电感在DC-DC电路中的关键作用及其特性。

DCDC电路中常用的电感分类

DCDC电路中常用的电感大致可以分为半屏蔽电感和一体成型电感，详细结构及特点见下图：

电源中电感的功能

以基本的buck电路为例（后续计算都建立在buck电路的基础上），电感在电路中主要起以下两个作用：（a）储能：作为一个储能元件，在Q1导通时，L和Cout储存能量，保证在Q1关断，Q2导通时的供电，形成续流回路。（b）平滑输出电流：由于电感有阻碍电流变化的特性，L和Cout组成二阶滤波系统，平滑输出电流。

电感感值的计算

根据电感两端电压和电流的关系可做如下推导：

由如上式子可知，电感值的大小会影响输出电流的纹波大小，增大感值可以减小电流纹波。通常，期望

故，通过带入最大带载电流和最大输入电压，便可倒推出最小的电感值。

其他电感参数对DC-DC电路的影响

除了要考虑电感感值之外，还需要注意电感的饱和电流、DCR、SRF及温度适应性等。电感饱和后，其磁导率u会大大下降，导致电感量的下降，最后电感失去抑制电流突变的能力。饱和后的电感电流波形会出现明显的畸变，出现温升异常或者明显啸叫的现象。

通过电感波形可以得到电感需承受的峰值电流的算式：

成品电感的规格上都会标注它的饱和电流，选择电感时要注意选择饱和电流大于IL_peak的电感。

电感的额定电流是指在其正常工作条件下所能承受的最大持续电流值。如果超过这个限值，电感可能会因为过热而导致损坏或失效。此外，随着电流增大，电感中的铁芯材料可能发生磁饱和现象，即磁通密度达到极限后不再随电流增加而线性增长，反而会出现非线性失真，影响转换效率。因此，在选择电感时，必须充分考虑应用场景下的最大电流要求，并留有足够的安全裕度。

直流电阻（DCR）是指电感绕组本身的电阻值，它直接影响到整个电路的能量损耗。一般来说，DCR越小越好，因为这样可以减少发热问题，提高转换效率。然而，过低的DCR往往意味着更多的匝数或更粗的导线，这不仅增加了成本，还会占用更多空间。因此，在实际设计过程中，需要综合权衡各项因素，找到最优解。

自谐振频率（SRF）是由电感自身的寄生电容和电感共同决定的一个固有属性。当工作频率接近SRF时，电感会表现出类似电容器的行为，导致阻抗急剧下降，产生严重的振荡和不稳定现象。为了避免这种情况发生，设计师通常会选择SRF远高于预期工作频率范围的产品，并采取适当的屏蔽措施，防止外部干扰源的影响。

温度系数反映了电感在不同温度环境下参数变化的程度。理想情况下，电感应该具备较小的正负温度系数，以确保在宽泛的工作温度范围内保持稳定的性能表现。同时，考虑到实际应用中可能遇到的各种恶劣条件，如高温、潮湿、振动等，还需要特别关注电感的防护等级和耐久性指标，如IP67防水防尘认证、MIL-STD军用标准等。