由[1-3]可知，功率电感主要是拿来稳定电流用的，而输出电流之最大与最小值差异，即所谓的涟波，理论上当然希望越小越好，即输出电流越稳定，这样可以有较高的转换效率，以及较低的EMI干扰，而电感值越大，则涟波越小。
另外，电感的高频等效模型与频率响应如下:
由于线圈间会有寄生电容，与其电感产生并联谐振，因此会有SRF，而SRF与EPC有关，因此EPC越小越好，即可确保电感性的频率范围越广。而SRF需至少为DC-DC Converter切换频率的十倍，例如若切换频率为 1.6MHz，则SRF至少需16MHZ。
而我们可知电感在低频时，完全是个电阻，其阻抗由DCR 控制，若DCR 太大，会使得电源走线的IR Drop变大，使收发器或PA的供给电压变小，导致线性度下降，以至于发射端的性能变差，因此DCR 越小越好。
虽然电感值越大，涟波越小，然而电感值过大，会因绕线圈数变多，导致DCR 变大，因此需选取适当电感值，而非一味加大。
而有加Shielding 的功率电感，DCR 较小，且可以防止EMI，同时也可避免与邻近金属耦合。
没加Shielding 的功率电感，有可能会使其Switching Noise，透过邻近金属，以传导方式，耦合到收发器的电源。或是直接以辐射的方式，直接打到收发器的电源走线，并与主频产生InterModulation，亦即主频两旁正负1.6 MHz的调制谱突起，而PA是最主要的非线性贡献者，若调制谱在PA输入端就已经不好了，则PA输出当然只会更差[4]。
另外，当流经电流过大时，则电感值会下降，而电感值下降30%之流经电流，我们定义为饱和电流，此时亦可称该功率电感进入饱和状态。
而进入饱和状态的功率电感，相当于一根导线，几乎没有稳定电流的作用，其涟波会变非常大，因此饱和电流为判定功率电感线性度的指针，当然是越大越好，一般至少需为流经电流之1.3倍。
因此在挑選功率電感時，EPC越小越好，SRF越大越好，DCR越小越好，
有加Shielding比没加的好，饱和电流越大越好。至于電感值，因为值越大，Ripple越小，但会加大DCR，导致IR Drop变大，所以電感值要适当，过大过小都不好[1-3]。
而在Layout方面，也需特別注意一些事項。下图L1301就是所谓的功率电感，用来稳定电流，换句话說，PMIC到L1301这段电源走线的电流，会非常不稳定(因为尚未经过L1301)，有很强的EMI干扰，因此确实要越短越好，最好是直接PMIC一出来，就直接接L1301，也因此，PMIC到L1301这段电源走线，要远离RF走线。
由於DC-DC输出的电源的底噪特别大，而且会有瞬时电流(因为Switching Mode)，因此需要C1302来稳压，使瞬时电流都流到GND，所以L1301到C1302的电源走线，也是越短越好，避免瞬时电流透过其他路径耦合或乱窜。至於有關C1302穩壓電容的注意事項，可參照[1-3]，在此就不贅述。
要注意的是，也因为C1302是负责使瞬时电流都流到GND，所以其GND Pad，不可与其他IC的GND共地，也不可以跟其他IC的落地电容共地，否则瞬时电流会透过其共地，来干扰其他IC，尤其是PA[4]。
而功率电感下方要挖空，不要有金属，避免产生额外的EPC，导致电感性的频率范围缩减[1-3]。
Reference
[1] 上集_磁珠_电感_电阻_电容于噪声抑制上之剖析与探讨, 百度文库
[2] 中集_磁珠_电感_电阻_电容于噪声抑制上之剖析与探讨, 百度文库
[3] 下集_磁珠_电感_电阻_电容于噪声抑制上之剖析与探讨, 百度文库
[4] GSM之调制与开关频谱(ORFS)解析与调校大全, 百度文库
低功耗电源的电感选择 超低功率或者超高功率开关电源稳压器的电感，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I2R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I2R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）。
电感损耗包括铁损和铜损。 电感磁芯中的功耗磁滞损耗和涡流损耗。 电感线圈中的功耗介绍。 解决方案： xx定律等数学物理方法计算功耗。 双极性变化的磁通对电感施加变化的正弦电压信号得到磁芯损耗与磁感应强度的关系曲线。 用估算法计算电感总损耗。 众所周知，电感损耗包括两方面： 其一是与磁芯相关的损耗，即传统的铁损；其二是与电感绕组相关的损耗，即通常所谓的铜损。 功率电感在开关电源中作为一种储能元件，开关导通期间存储磁能，开关断开期间把存储的能量传送给负载。磁滞特性是磁芯材料的典型特性，正是它产生电感磁芯的损耗。导磁率越大，磁滞曲线越窄，磁芯功耗越小。 电感磁芯中的功耗 电感在一个开关周期内由于磁场强度改变产生的能量损耗是在开关导通期间输入电感的磁能与开关断开期间输出磁能之间的差值。如果用ET代表一个开关周期电感的能量，则：。根据安培定律： 和xx定律： ，上述等式中的ET为： 。随着电感电流减小，磁场强度减弱，而磁感应强度从另一回路返回并变小。在此期间，大部分能量传送给负载，而存储能量和传送能量之间的差值即为损失的能量。而磁芯由于磁滞特性引起的功耗是上述能量损耗乘以开关频
率。该损耗大小与艬n有关，对于大多数铁氧体材质磁芯而言，n介于2.5~3之间。到目前为止，上述磁芯储能和损耗的推导与结论都基于下列条件： 磁芯工作在非饱和区；开关频率在磁芯正常工作范围内。 电感磁芯除了上述的磁滞损耗外，第二种主要损耗是涡流损耗。感应涡流在磁芯中流动将产生I2×R(或V2/R)的功耗。如果把磁芯想象为一个高阻值元件RC，那么，在RC将产生感应电压，根据法拉第定律，，其中AC为磁芯的有效截面积，因此功耗为： ，由此可见，磁芯由于涡流导致的功耗与磁芯中单位时间内磁通变化量的平方成正比。另外，由于磁通变化量直接与所加电压成正比，所以，磁芯的涡流功耗与电感电压和占空比成正比，即： ，其中VL为电感电压，tAPPLIED为一个开关周期(TP)中开关的导通(ON)或截止(OFF)时间。由于磁芯材料的高阻特性，通常涡流损耗比磁滞损耗小得多，通常数据手册中给出的磁芯损耗包括涡流损耗和磁滞损耗。 为电流渗透率(为导体的电阻率，是绕组材料的电阻系数(通常为铜材，其)，Area为绕阻导线有效截面积。由于体积较小的电感通常采用线径较细的导线，因此有效截面积较小，直流电阻较大。再者，电感量较大的电感需要绕制的匝数较多，因此线圈导线较长，电阻也会增大。对于直流电压，线圈损耗是由于绕组的直流电阻(RDC)产生的，电感的数据手册都会给出该参数。随着频率的提高，将出现众所周知的电流趋肤现象，因此对于交流电，绕阻的实际电阻会随频率的升高而增大，大于RDC，绕阻的铜损增加。电感线圈交流电阻的大小由特定频率下电流在导体中的渗透深度决定。渗透深度界定点为： 该点的电流密度减小到导体表面电流密度的1/e(或直流电时)，计算公式为： ，其中实际电感的功耗还包括线圈中的功耗，即铜损(或线损)。直流供电时，线圈中的功耗是因为线圈导线并非理想导体，有直流电阻存在，有电流流过时，将消耗功率，即IRMS2×RDC。线圈的电阻定义为：
电子元器件的基本知识——电感 电感元件的分类 概述：凡是能产生电感作用的原件统称为电感原件，常用的电感元件有固定电感器，阻流圈，电视机永行线性线圈，行，帧振荡线圈，偏转线圈，录音机上的磁头，延迟线等。 1 固定电感器:一般采用带引线的软磁工字磁芯，电感可做在10-22000uh之间，Q值控制在40左右。 2 阻流圈：他是具有一定电感得线圈，其用途是为了防止某些频率的高频电流通过，如整流电路的滤波阻流圈，电视上的行阻流圈等。 3 行线性线圈：用于和偏转线圈串联，调节行线性。由工字磁芯线圈和恒磁块组成，一般彩电用直流电流1.5A电感116-194uh频率：2.52MHZ 4 行振荡线圈：由骨架，线圈，调节杆，螺纹磁芯组成。一般电感为5mh调节量大于+-10mh. 电感线圈的品质因数和固有电容 (1)电感量及精度 线圈电感量的大小，主要决定于线圈的直径、匝数及有无铁芯等。电感线圈的用途不同，所需的电感量也不同。例如，在高频电路中，线圈的电感量一般为0.1uH—100Ho 电感量的精度，即实际电感量与要求电感量间的误差，对它的要求视用途而定。对振荡线圈要求较高，为o．2-o．5％。对耦合线圈和高频扼流圈要求较低，允许10—15％。对于某些要求电感量精度很高的场合，一般只能在绕制后用仪器测试，通过调节靠近边沿的线匝间距离或线圈中的磁芯位置来实现o (2)线圈的品质因数 品质因数Q用来表示线圈损耗的大小，高频线圈通常为50—300。对调谐回路线圈的Q值要求较高，用高Q值的线圈与电容组成的谐振电路有更好的谐振特性；用低Q值线圈与电容组成的谐振电路，其谐振特性不明显。对耦合线圈，要求可低一些，对高频扼流圈和低频扼流圈，则无要求。Q值的大小，影响回路的选择性、效率、滤波特性以及频率的稳定性。一般均希望Q值大，但提高线圈的Q值并不是一件容易的事，因此应根据实际使用场合、对线圈Q值提出适当的要求。 线圈的品质因数为： Q=ωL/R 式中： ω——工作角频； L——线圈的电感量；
深入剖析电感电流 DC/DC电路中电感的选择 原文：Fairchild Semic on ductor AB-12 : In sight into In ductor Curre nt 翻译：frm （注：只有充分理解电感在DC/DC电路中发挥的作用，才能更优的设计DC/DC 电路。本文还包括对同步DC/DC及异步DC/DC既念的解释。） 简介 在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。工程师不仅要选择 电感值，还要考虑电感可承受的电流，绕线电阻，机械尺寸等等。本文专注于解释：电感上的DC电流效应。这也会为选择合适的电感提供必要的信息。 理解电感的功能 电感常常被理解为开关电源输出端中的LC滤波电路中的L （C是其中的输出电容）。虽然这样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。 在降压转换中（Fairchild 典型的开关控制器），电感的一端是连接到DC输出电压。另一端通过开关频率切换连接到输入电压或GND V JM A S悟怕1 DC Output Voltage * State 2 Figure 1. Basic Switching Action of a Converter 在状态1过程中，电感会通过（高边“high-side ”）MOSFE连接到输入电压。在状态2过程中，电感连接到GND由于使用了这类的控制器，可以采用两种方式实现电感接地：通过二极管接地或通过（低边“ low-side ”）MOSFE接地。如果是后一种方式，转换器就称为“同步（synchronus ）”方式。 现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。在状态1过程中，电感的一端连接到输入电压，另一端连接到输出电压。对于一个降压转换器，输入电压必须比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。相反，在状态2 过程中，原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。对于一个降压转换器，输 出电压必然为正端，因此会在电感上形成负向的压降。
Wire Wound SMD Power Inductors – SWPA Series Operating temperature range: -40℃~+125℃ (Including self-heating) FEATURES ● Magnetic-resin shielded construction reduces buzz noise to ultra-low levels ● Metallization on ferrite core results in excellent shock resistance and damage-free durability ● Closed magnetic circuit design reduces leakage flux and Electro Magnetic Interference (EMI) ● 30% higher current rating than conventional inductors of equal size ● Takes up less PCB real estate and save more power APPLICATIONS ● Smart phone, smart TV, set top box, notebook ● Car navigation systems, telecomm base stations ● VR, AR ● LED lighting PRODUCT IDENTIFICATION SWPA 3012 S 1R0 N T □□□ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ② External Dimensions (L×W×H) [mm] 252010 2.5×2.0×1.0 252012 2.5×2.0×1.2 3010 3.0×3.0×1.0 3012 3.0×3.0×1.2 3015 3.0×3.0×1.5 4010 4.0×4.0×1.0 4012 4.0×4.0×1.2 4018 4.0×4.0×1.8 4020 4.0×4.0×2.0 4026 4.0×4.0×2.6 4030 4.0×4.0×3.0 5012 5.0×5.0×1.2 5020 5.0×5.0×2.0 5040 5.0×5.0×4.0 6020 6.0×6.0×2.0 6028 6.0×6.0×2.8 6040 6.0×6.0×4.0 6045 6.0×6.0×4.5 8040 8.0×8.0×4.0 8050 8.0×8.0×5.0 8060 8.0×8.0×6.0 8065 8.0×8.0×6.5 ① Type SWPA Wire Wound SMD Power Inductor ③ Feature Type S Standard ④ Nominal Inductance Example Nominal Value 1R0 1.0μH 100 10μH ⑤ Inductance Tolerance K ±10% M ±20% N ±30% ⑥ Packing T Tape Carrier Package ⑦ Design Code □□□ Standard product is blank https://www.doczj.com/doc/f44001996.html,
如果确定开关电源电感值 开关电源电感器是开关电源设备的重要元器件，它是利用电磁感应的原理进行工作的。它的作用是阻交流通直流,阻高频通低频(滤波)，也就是说高频信号通过电感线圈时会遇到很大的阻力，很难通过，而对低频信号通过它时所呈现的阻力则比较小，即低频信号可以较容易的通过它。电感线圈对直流电的电阻几乎为零。 本文将阐明为非隔离式开关电源(SMPS)选用电感器的基本要点。所举实例适合超薄型表面贴装设计的应用，像电压调节模块(VRM)和负载点(POL)型电源，但不包括基于更大底板的系统。 图1所示为一个降压拓扑结构开关电源的架构，该构架广泛应用于输出电压小于输入电压的开关电源系统。在典型的降压拓扑结构电路中，当开关(Q1)闭合时，电流开始通过这个开关流向输出端，并以某一速率稳步增大，增加速率取决于电路电感。根据楞次定律，di=E*dt/L，流过电感器的电流所发生的变化量等于电压乘以时间变化量，再除以这个电感值。由于流过负载电阻RL的电流稳定增加，输出电压成正比增大。 在达到预定的电压或电流限值时，开关电源控制集成电路将开关断开，从而使电感周围的磁场衰减，并使偏置二极管D1正向导通，从而继续向输出电路供给电流，直至开关再度接通。这一循环反复进行，而开关的次数由控制集成电路来确定，并将输出电压调控在要求的电压值上。图2所示为在若干个开关循环周期内，流过电感器和其它降压拓扑电路元件上的电压和电流波形。 电感值对于在开关电源开关断开期间保持流向负载的电流很关键。所以必须算出保持降压变换器输出电流所必需的最小电感值，以确保在输出电压和输入电流处于最差条件下，仍能够为负载供应足够的电流。为确定最小的电感值，
初学者必备电子元件基础知识 电源网讯电感元件的分类 概述：凡是能产生电感作用的原件统称为电感原件，常用的电感元件有固定电感器，阻流圈，电视机永行线性线圈，行，帧振荡线圈，偏转线圈，录音机上的磁头，延迟线等。 1 固定电感器 :一般采用带引线的软磁工字磁芯，电感可做在10-22000uh之间，Q值控制在40左右。 2 阻流圈：他是具有一定电感得线圈，其用途是为了防止某些频率的高频电流通过，如整流电路的滤波阻流圈，电视上的行阻流圈等。 3 行线性线圈：用于和偏转线圈串联，调节行线性。由工字磁芯线圈和恒磁块组成，一般彩电用直流电流1.5A电感 116-194uh频率：2.52MHZ
4 行振荡线圈：由骨架，线圈，调节杆，螺纹磁芯组成。一般电感为5mh调节量大于+-10mh.电感线圈的品质因数和固有电容 (1)电感量及精度 线圈电感量的大小，主要决定于线圈的直径、匝数及有无铁芯等。电感线圈的用途不同，所需的电感量也不同。例如，在高频电路中，线圈的电感量一般为0.1uH—100Ho 电感量的精度，即实际电感量与要求电感量间的误差，对它的要求视用途而定。对振荡线圈要求较高，为o．2-o．5％。对耦合线圈和高频扼流圈要求较低，允许10—15％。对于某些要求电感量精度很高的场合，一般只能在绕制后用仪器测试，通过调节靠近边沿的线匝间距离或线圈中的磁芯位置来实现 o (2)线圈的品质因数 品质因数Q用来表示线圈损耗的大小，高频线圈通常为50—300。对调谐回路线圈的Q值要求较高，用高Q值的线圈与电容组成的谐振电路有更好的谐振特性；用低Q值线圈与电容组成的谐振电路，其谐振特性不明显。对耦合线圈，要求可低一些，对高频扼流圈和低频扼流圈，则无要求。Q值的大小，
――DC/DC 电路中电感的选择 原文：Fairchild Semiconductor AB-12：Insight into Inductor Current 下载 翻译：frm （注：只有充分理解电感在DC/DC电路中发挥的作用，才能更优的设计DC/DC电路。本文还包括对同步DC/DC及异步DC/DC概念的解释。） 本文PDF文档下载 简介 在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。工程师不仅要选择电感值，还要考虑电感可承受的电流，绕线电阻，机械尺寸等等。本文专注于解释：电感上的DC电流效应。这也会为选择合适的电感提供必要的信息。 理解电感的功能 电感常常被理解为开关电源输出端中的LC滤波电路中的L（C是其中的输出电容）。虽然这样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。 在降压转换中（Fairchild典型的开关控制器），电感的一端是连接到DC输出电压。另一端通过开关频率切换连接到输入电压或GND。 在状态1过程中，电感会通过（高边“high-side”）MOSFET连接到输入电压。在状态2过程中，电感连接到GND。由于使用了这类的控制器，可以采用两种方式实现电感接地：通过二极管接地或通过（低边“low-side”）MOSFET接地。如果是后一种方式，转换器就称为“同步（synchronus）”方式。 现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。在状态1过程中，电感的一端连接到输入电压，另一端连接到输出电压。对于一个降压转换器，输入电压必须比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。相反，在状态2过程中，原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。对于一个降压转换器，输出电压必然为正端，因此会在电感上形成负向的压降。 我们利用电感上电压计算公式： V=L(dI/dt) 因此，当电感上的电压为正时（状态1），电感上的电流就会增加；当电感上的电压为负时（状态2），电感上的电流就会减小。通过电感的电流如图2所示： 通过上图我们可以看到，流过电感的最大电流为DC电流加开关峰峰电流的一半。上图也称为纹波电流。根据上述的公式，我们可以计算出峰值电流：
FEATURES APPLICATIONS 150 M T HOW TO ORDER DIMENSIONS PS-D PS-D SERIES SMD POWER INDUCTORS , Low profile Magnetic shielded SMT type,suitable for reflow soldering. Portable communication equipment Notebook Computer DC/DC DC/DC converters etc. PS 5D28 (Unit)mm
ELECTRICAL CHARACTERISTICS Isat:Isat 35% Isat:Saturation Current,the current when the inductance becomes 35%lower than its initial value. Unit mm PS2D11Series PS2D14Series PS-D SERIES SHIELDED SMD POWER INDUCTORS PS-D PS2D18Series
PS3D18Series PS4D18Series PS4D28Series Isat:Isat35% Isat:Saturation Current,the current when the inductance becomes35%lower than its initial value.
Isat:Isat 35% Isat:Saturation Current,the current when the inductance becomes 35%lower than its initial value. PS5D28Series PS6D28Series PS-D SERIES SHIELDED SMD POWER INDUCTORS PS-D PS6D38Series
如何为开关电源选择合适的电感 电感，一直以来都有些许神秘：它可以产生磁场，把磁场和电场联系起来；电感的电流I不能突变，但电流变化率dI/dt可以突变；电感的储能与其流过的电流有关。 铁氧体和铁粉是用于开关电源电感的两种磁芯材料。应用于电源的储能电感通常制成闭环，使得整个磁场包含在电感的内部，因此磁通大小与磁芯的存储能量将表征磁芯材料的特性。 以Buck电路的输出电感为例。该电感的磁芯具有一定的直流分量，适用的材质有：（1）铁粉芯 碾磨的铁粉与其他的合金组成的精细颗粒与绝缘材料涂层构成磁粉芯。铁粉颗粒周围的绝缘颗粒构成了铁粉芯的内在分散气隙。 （2）带气隙的铁氧体磁芯 Buck电路的电感具有一定的直流分量。若不开气隙，铁氧体磁芯极其容易饱和。开气隙后，闭合磁路的磁通将快速增大。由于空气的相对磁导率为1，且磁芯材料的相对磁导率为几千以上，所以，磁芯中的大部分能量将存储在气隙磁通中。 气隙降低了磁芯的有效磁导率，整个B-H曲线会倾斜，增大了饱和时的磁场强度H，磁芯不太容易饱和。图 1为不开气隙和开气隙的B-H曲线。 图 1 电感B-H曲线 通常我们会发现，大多数采用铁氧体的电感设计，其磁芯损耗仅为电感总损耗（线圈加上磁芯损耗）的5%~10%。但是若电感采用铁粉芯，则该值会增加到20%~30%。 一、电感：磁芯的饱和 当流过电感的电流（或磁场强度）大于一定值时，电感的磁芯可能饱和。当其饱和时，其感量会减小，并接近于0。 某反激电路的限流电阻上的电压波形如图 2所示（反激变换器中变压器的初、次级可以看成一对耦合电感）。从图中可以看出流经初级电感的电流波形。当电流增大时，电感逐渐饱和，电感量减小，从而导致梯形电流的波形的斜率增大。
电阻、电容、电感基础知识 （一）电阻 常用电阻有碳膜电阻、碳质电阻、金属膜电阻、线绕电阻和电位器等。表1是几种常用电阻的结构和特点。 图1 电阻的外形 电阻种类(电阻结构和特点): 碳膜电阻 气态碳氢化合物在高温和真空中分解，碳沉积在瓷棒或者瓷管上，形成一层结晶碳膜。改变碳膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度，可以得到不同的阻值。碳膜电阻成本较低，性能一般。 金属膜电阻 在真空中加热合金，合金蒸发，使瓷棒表面形成一层导电金属膜。刻槽和改变金属膜厚度可以控制阻值。这种电阻和碳膜电阻相比，体积小、噪声低、稳定性好，但成本较高。 碳质电阻 把碳黑、树脂、粘土等混合物压制后经过热处理制成。在电阻上用色环表示它的阻值。这种电阻成本低，阻值范围宽，但性能差，很小采用。
线绕电阻 用康铜或者镍铬合金电阻丝，在陶瓷骨架上绕制成。这种电阻分固定和可变两种。它的特点是工作稳定，耐热性能好，误差范围小，适用于大功率的场合，额定功率一般在1瓦以上。 碳膜电位器 它的电阻体是在马蹄形的纸胶板上涂上一层碳膜制成。它的阻值变化和中间触头位置的关系有直线式、对数式和指数式三种。碳膜电位器有大型、小型、微型几种，有的和开关一起组成带开关电位器。 还有一种直滑式碳膜电位器，它是靠滑动杆在碳膜上滑动来改变阻值的。这种电位器调节方便。 线绕电位器 用电阻丝在环状骨架上绕制成。它的特点是阻值范围小，功率较大。 大多数电阻上，都标有电阻的数值，这就是电阻的标称阻值。电阻的标称阻值，往往和它的实际阻值不完全相符。有的阻值大一些，有的阻值小一些。电阻的实际阻值和标称阻值的偏差，除以标称阻值所得的百分数，叫做电阻的误差。表2是常用电阻允许误差的等级。 表2 常用电阻允许误差的等级 国家规定出一系列的阻值作为产品的标准。不同误差等级的电阻有不同数目的标称值。误差越小的电阻，标称值越多。表2是普通电阻的标称阻值系列。表3中的标称值可以乘以10、100、1000、10k;100k;比如1.0这个标称值，就有1.0Ω、10.OΩ、100.OΩ、1.0kΩ、10.0kΩ、100.0kΩ、1.0MΩ;10.0MΩ;
功率电感器的啸叫原因以及有效对策 在笔记本电脑、平板电脑、智能手机、电视机以及车载电子设备等运行时，有时会听到"叽"的噪音。该现象称为"啸叫"，导致该现象出现的原因可能在于电容器、电感器等无源元件。电容器与电感器的发生啸叫的原理不同，尤其是电感器的啸叫，其原因多种多样，十分复杂。本文中将就DC-DC转换器等电源电路的主要元件——功率电感器的啸叫原因以及有效对策进行介绍。 功率电感器啸叫原因 间歇工作、频率可变模式、负荷变动等可能导致人耳可听频率振动 声波是在空气中传播的弹性波，人的听觉可听到大约20～20kHz频率范围的"声音"。在DC-DC转换器的功率电感器中，当流过人耳可听范围频率的交流电流以及脉冲波时，电感器主体会发生振动，该现象称为"线圈噪音"，有时也会被听成啸叫现象(图1)。 图1：功率电感器啸叫机制 随着电子设备的功能不断强化，DC-DC转换器的功率电感器也成为了噪音发生源之一。DC-DC转换器通过开关器件进行ON/OFF，由此产生脉冲状电流。通过控制ON的时间长度(脉宽)，可得到电压恒定的稳定直流电流。该方式称为PWM(脉冲调幅)，其作为DC-DC 转换器的主流方式获得广泛使用。 但DC-DC转换器的开关频率较高，达到数100kHz～数MHz，由于该频率振动超出了人耳可听范围，因此不会感受到噪音。那么，为什么DC-DC转换器的功率电感器会发出"叽"的啸叫呢? 可能的原因有几个，首先可能的是以节省电池电力等为目的，让DC-DC转换器进行间歇工作的情况，或将DC-DC转换器从PWM方式切换为PFM(脉冲调频)方式，在频率可变模式下运行的情况。图2所示为PWM方式与PFM方式的基本原理。 图2：PWM(脉冲调幅)方式与PFM(脉冲调频)方式
为开关电源选择合适的电感 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”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
贴片电感的结构成分 新晨阳的贴片功率电感的结构与特点：电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁芯或铁芯等组成。 1．骨架：骨架泛指绕制线圈的支架。一些体积较大的固定式电感器或可调式电感器（如振荡线圈、阻流圈等），大多数是将漆包线（或纱包线）环绕在骨架上，再将磁心或铜心、铁心等装入骨架的内腔，以提高其电感量。骨架通常是采用塑料、胶木、陶瓷制成，根据实际需要可以制成不同的形状。小型电感器（例如色码电感器）一般不使用骨架，而是直接将漆包线绕在磁心上。空心电感器（也称脱胎线圈或空心线圈，多用于高频电路中）不用磁心、骨架和屏蔽罩等，而是先在模具上绕好后再脱去模具，并将线圈各圈之间拉开一定距离。
2．绕组:绕组是指具有规定功能的一组线圈，它是电感器的基本组成部分。绕组有单层和多层之分。单层绕组又有密绕（绕制时导线一圈挨一圈）和间绕（绕制时每圈导线之间均隔一定的距离）两种形式；多层绕组有分层平绕、乱绕、蜂房式绕法等多种。 3．磁芯与磁棒: 磁芯与磁棒一般采用镍锌铁氧体（NX系列）或锰锌铁氧体（MX 系列）等材料，它有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形等多种形状。 4．铁芯: 铁心材料主要有硅钢片、坡莫合金等，其外形多为“E”型。
5．屏蔽罩:为避免有些电感器在工作时产生的磁场影响其它电路及元器件正常工作，就为其增加了金属屏幕罩（例如半导体收音机的振荡线圈等）。采用屏蔽罩的电感器，会增加线圈的损耗，使Q值降低。 6．封装材料: 有些电感器（如色码电感器、色环电感器等）绕制好后，用封装材料将线圈和磁心等密封起来。封装材料采用塑料或环氧树脂等。
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一、 电感概述 1.1 电感的定义： 电感是导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。 当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟 电磁感应定律－－－磁生电来分析，变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势，此感应电势相当于一个“新电源”。当形成闭合回路时，此感应电势就要产生感应电 流。由楞次定律知道感应电流所产生的磁力线总量要力图阻止原来磁力线的变化的。由于原来磁力线变化来源于外加交变电源的变化，故从客观效果看，电感线圈有 阻止交流电路中电流变化的特性。电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性，在电学上取名为“自感应”，通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间，会发生火 花，这就是自感现象产生很高的感应电势所造成的。 总之，当电感线圈接到交流电源上时，线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻在变化着，致使线圈不断产生电磁感应。这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势 ，称为“自感电动势”。 由此可见，电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量，它是电感线圈惯性的量度而与外加电流无关。 1.2 电感线圈与变压器 电感线圈：导线中有电流时，其周围即建立磁场。通常我们把导线绕成线圈，以增强线圈内部的磁场。 电感线圈就是据此把导线（漆包线、纱包或裸导线）一圈靠一圈（导线间彼此互相绝缘）地绕在绝缘管（绝缘体、铁芯或磁芯）上制成的。一般情况，电感线圈只有一个绕组。 变压器：电感线圈中流过变化的电流时，不但在自身两端产生感应电压，而且能使附近的线圈中产生感应电压，这一现象叫互感。两个彼此不连接但又靠近，相互间存在电磁感应的线圈一般叫变压器。 1.3 电感的符号与单位 电感符号：L 电感单位：亨 (H)、毫亨(mH)、微亨 (uH)，1H=103mH=106uH。 1.4 电感的分类： 按 电感形式 分类：固定电感、可变电感。 按导磁体性质分类：空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。 按 工作性质 分类：天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。 按 绕线结构 分类：单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。 按 工作频率 分类：高频线圈、低频线圈。 按 结构特点 分类：磁芯线圈、可变电感线圈、色码电感线圈、无磁芯线圈等。 二、 电感的主要特性参数 2.1 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。 2.2 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=2πfL 2.3 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。 线圈的Q 值愈高，回路的损耗愈小。线圈的Q值与导线的直流电阻，骨架的介质损耗，屏蔽罩或铁芯引起的损耗，高频趋肤效应的影响等因素有关。线圈的Q值通常 为几十到几百。采用磁芯线圈，多股粗线圈均可提高线圈的Q值。 2.4 分布电容 线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩间、线圈与底版间存在的电容被称为分布电容。分布电容的存在使线圈的Q值减小，稳定性变差，因而线圈的分布电容越小越好。采用分段绕法可减少分布电容。
开关电源中电感的设计 在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。工程师不仅要选择电感值，还要考虑电感可承受的电流，绕线电阻，机械尺寸等等。本文专注于解释：电感上的DC 电流效应。这也会为选择合适的电感提供必要的信息。 理解电感的功能 电感常常被理解为开关电源输出端中的LC 滤波电路中的L（C 是其中的输出电容）。虽然这样理解是正确的，但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。 在降压转换中（Fairchild典型的开关控制器），电感的一端是连接到DC 输出电压。另一端通过开关频率切换连接到输入电压或GND。 在状态1 过程中，电感会通过（高边“high-side”）MOSFET连接到输入电压。在状态2 过程中，电感连接到GND。由于使用了这类的控制器，可以采用两种方式 实现电感接地：通过二极管接地或通过（低边“low-side”）MOSFET接地。如果是后 一种方式，转换器就称为“同步（synchronus）”方式。 现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。在状态1 过程中，电感的一端连接到输入电压，另一端连接到输出电压。对于一个降压转换器，输入电压必须比输出电压高，因此会在电感上形成正向压降。相反，在状态2 过程中，原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。对于一个降压转换器，输出电压必然为正端，因此会在电感上形成负向的压降。 我们利用电感上电压计算公式： V=L(dI/dt) 因此，当电感上的电压为正时（状态1），电感上的电流就会增加；当电感上的电压为负时（状态2），电感上的电流就会减小。通过电感的电流如图2 所示：
通过上图我们可以看到，流过电感的最大电流为DC 电流加开关峰峰电流的一半。上图也称为纹波电流。根据上述的公式，我们可以计算出峰值电流： 其中，ton 是状态1 的时间，T 是开关周期（开关频率的倒数），DC 为状态1 的占空比。 警告：上面的计算是假设各元器件（MOSFET上的导通压降，电感的导通压降或异步电路中肖特基二极管的正向压降）上的压降对比输入和输出电压是可以忽略的。 如果，器件的下降不可忽略，就要用下列公式作精确计算： 同步转换电路： 异步转换电路：其中，Rs 为感应电阻阻抗加电感绕线电阻的阻。Vf 是肖特基二极管的正向压降。R 是Rs加MOSFET 导通电阻，R=Rs+Rm。
电感基础知识总结 一、电感器的定义 1.1 电感的定义： 电感是导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁感应定律－磁生电来分析，变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势，此感应电势相当于一个“新电源”。 当形成闭合回路时，此感应电势就要产生感应电流。由楞次定律知道感应电流所产生的磁力线总量要力图阻止原来磁力线的变化的。由于原来磁力线变化来源于外加交变电源的变化，故从客观效果看，电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性。电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性，在电学上取名为“自感应”，通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间，会发生火花，这就是自感现象产生很高的感应电势所造成的。总之，当电感线圈接到交流电源上时，线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻在变化着，致使线圈不断产生电磁感应。这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势，称为“自感电动势”。由此可见，电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量，它是电感线圈惯性的量度而与外加电流无关。 1.2 电感线圈与变压器 电感线圈：导线中有电流时，其周围即建立磁场。通常我们把导线绕成线圈，以增强线圈内部的磁场。电感线圈就是据此把导线（漆包线、纱包或裸导线）一圈靠一圈（导线间彼此互相绝缘）地绕在绝缘管（绝缘体、铁芯或磁芯）上制成的。一般情况，电感线圈只有一个绕组。变压器：电感线圈中流过变化的电流时，不但在自身两端产生感应电压，而且能使附近的线圈中产生感应电压，这一现象叫互感。两个彼此不连接但又靠近，相互间存在电磁感应的线圈一般叫变压器。 1.3电感的符号与单位 电感符号：L 电感单位：亨(H)、毫亨(mH)、微亨(uH)，1H=103mH=106uH。 电感量的标称：直标式、色环标式、无标式 电感方向性：无方向 检查电感好坏方法：用电感测量仪测量其电感量；用万用表测量其通断，理想的 电感电阻很小，近乎为零。 1.4 电感的分类：
贴片功率电感的封装 作品来源：新晨阳电容电感 风华高科贴片功率电感器系列众多，相对于铁氧体叠层产品而言，外形尺寸较大，形状更复杂。为了方便标准化命名，各种产品的封装尺寸未必如铁氧体叠层贴片电感那样具有完全统一一致的封装代号如0402、0603、0805等。与插件式一样，贴片功率电感器也包括开放式和屏蔽式两种: 屏蔽贴片功率电感的封装: 功率电感封装以骨架的尺寸做封装表示的依据，如果外形为椭圆型或椭柱型如图表示方法如下： 5.8（5.2）×4就表示长径为5.8mm短径为5.2mm高为4mm的电感，插件用圆柱型表示方法如φ6×8就表示直径为6mm高为8mm的电感。只是它们的骨架一般要通用，除非是定制外形封装。 以下将风华高科主要功率电感规格与封装尺寸制作成表格加以对比说明，希望能对您的产品选型工作有所帮助。如有疑问可点击下载对应产品的规格书查看详细说明或咨询新晨阳在线客服。 屏蔽贴片功率电感封装尺寸对照表 安装方式是否屏蔽所属类别规格型号示例封装代号主要规格尺寸（单位：mm） 备注长宽高（max） SMD 表面贴装屏蔽电感 HA超薄贴片功 率电感 HA63R33MT HA637.0 6.5 3.0 1、尺寸误差详见对应产品系列 格书； 2、本表仅列出长度、宽度和高 三个主要的规格尺寸，其他细 尺寸详见规格书； HA657.0 6.5 5.0 HA12513.512.6 5.0 HC超薄贴片功 率电感 HC125-1R5MT HC63 6.85 6.5 3.0 HC65 6.85 6.5 5.0
HC12513.212.6 6.5 LBS超薄屏蔽贴片功率电感LBS6028-4R7MT 6028 6.0 6.0 2.8 70307.0 7.0 3.0 70457.0 7.0 4.5 1014510.110.1 4.5 1257512.512.57.5 MS大电流功率电感MS74-101MT MS62 5.9 6.2 2.7 MS737.37.3 3.4 MS747.37.3 4.2 MS12412.212.2 4.5 MS12512.212.2 5.7 Ms12712.212.27.5 MS104R110 4.0 PBS大电流贴片功率电感PBS1608-102MT PBS1608 6.4 4.1 2.8 PBS331612.79.2 4.9 PBS502218.114.1 6.8 PIS超薄小尺寸大电流PIS74-680MT PIS63 5.80 6.20 3.20 PIS747.007.80 4.50 PIS1059.0010.0 5.0 PS-D超薄屏蔽电感PS3D18-1R5NT PS2D11 3.0 长 宽 相 等 1.1 PS2D14 3.0 1.55 PS2D18 3.0 1.8 PS3D18 3.8 1.8 PS3D28 3.8 2.8 PS4D18 4.7 1.8 PS4D28 4.7 2.8 PS5D18 5.7 1.8 PS5D28 5.7 2.8 PS6D28 6.7 2.8 PS6D38 6.7 3.8 8D288.0 2.8 8D388.0 3.8 8D438.0 4.3 PSS超薄型贴片式功率电感PSS6025-8R2NT PSS4018 3.8 3.8 1.7 PSS5020 5.0 3.8 2.0 PSS5030 5.0 3.8 2.8 PSS6025 6.0 5.6 2.5
一、电感对整流电路的影响有哪些如何分析 1.变压器漏感 ◆实际上变压器绕组总有漏感，该漏感可用一个集中的电感LB 表示，并将其折算到变压器二次侧。 ◆由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感电流不能突变，因此换相过程不能瞬间完成，而是会持续一段时间。 2.现以三相半波为例来分析，然后将其结论推广 ◆假设负载中电感很大，负载电流为水平线。 图为考虑变 压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形◆分析从VT1换相至VT2的过程 在ωt1时刻之前VT1导通，ωt1时刻触发VT2，因a 、b 两相均有漏感，故ia 、ib 均不能突变，于是VT1和VT2同时导通，相当于将a 、b 两相短路，两相间电压差为ub-ua ，它在两相组成的回路中产生环流ik 如图所示。 ik=ib 是逐渐增大的，而 ia=Id-ik 是逐渐减小的。 当ik 增大到等于Id 时，ia=0，VT1关断，换流过程结束。 换相过程持续的时间用电角度λ表示，称为换相重叠角。 ◆基本数量关系
?换相过程中，整流输出电压瞬时值为 ?换相压降：与不考虑变压器漏感时相比，ud 平均值降低的多少，即 ?换相重叠角λ √由式（3-30）得出： 进而得出： 当 时， 于是有 √随其它参数变化的规律： ⑴Id 越大则λ越大； ⑵XB 越大λ越大； ⑶当α≤90时，α越小γ越大。 2d d d d b a b a d u u t i L u t i L u u k B k B +=-=+=5566 55d b d b b B 66565B B B d 0 6d 13()d()[()]d()2/32d d 33 3d()d 2d 22d k I k k i U u u t u u L t t i L t L i X I t ππαγαγππααπ αγπαωωππωωπ π π+++++++++?=-=--= ==??? ?B 2B a b 2)65(sin 62)(d d L t U L u u t i k πω-=-=2256 B B 6655sin()d()[cos cos()]26 26 t k U U i t t t X X ωπαππ ωωαω+= -=--? γ αω+=t d I i k =)] cos([cos 26B 2d γαα+-=X U I 2 d B 62)cos(cos U I X = +-γαα