－此前請您介紹了電感的規(guī)格與特性特征。接下來請您介紹一下這些特性對電源電路有怎樣的影響。

好的。首先，先介紹一下作為重要特性而說明的直流疊加容許電流和溫度上升容許電流，與降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流是什么關(guān)系。請看下圖。

直流疊加容許電流也被稱為飽和容許電流。即波形圖中藍(lán)色線所示的電感的峰值電流。此前提過幾次，當(dāng)峰值電流超過直流疊加容許電流的最大值時，電感產(chǎn)生磁飽和，電感值減少。電感如果飽和，電感的峰值電流異常變大，導(dǎo)致效率下降或異常工作，甚至可能致使電源IC被破壞。

溫度上升容許電流也可以說是流經(jīng)電感的電流和電阻成分帶來的發(fā)熱的容許值。在波形圖中，紅色所示的輸出DC電流與粉色所示的三角波實效電流的合計即為溫度上升容許電流。乘以電感的電阻量即為損耗功率，體現(xiàn)為發(fā)熱。順便提一下，三角波實效電流為峰值電流的1/√3，這部分成為AC損耗。當(dāng)流過比溫度上升容許電流大的電流時，發(fā)熱增加，可能不僅使電感的可靠性下降，還使外圍元器件的可靠性下降。另外，達(dá)到無法容許的發(fā)熱水平時，可能引起線纜的絕緣不良，導(dǎo)致燒損。

－能請您再稍微具體介紹一下峰值電流超過直流疊加容許電流值時的現(xiàn)象嗎？

有實際的波形數(shù)據(jù)，請看這個圖。

這是使用三種特性不同的電感的降壓型轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)。左上為相對于輸出電流的效率，從圖中可知，負(fù)載為500mA時沒有什么差別，但1500mA時藍(lán)色的電感效率比其他的要低。

左下的波形為相對于輸出電流的電感值變化，藍(lán)色電感的電感值在負(fù)載超過1000mA時急劇下降。也就是說該電感達(dá)到飽和狀態(tài)。

右側(cè)為電感電流的波形。右上為負(fù)載500mA時效率沒有什么差異的狀態(tài)下的波形，波形無特殊差異，正常。

右下為負(fù)載1500mA時的波形，飽和的藍(lán)色電感的波形波動明顯，峰值電流也增加。這是飽和導(dǎo)致電感值下降，從而導(dǎo)致峰值電流增加，進(jìn)而電感值進(jìn)一步下降，進(jìn)一步流過電流的失控狀態(tài)。

－也就是說，當(dāng)出現(xiàn)因負(fù)載電流增加導(dǎo)致效率低于預(yù)期的癥狀時，確認(rèn)電感電流的波形也是方法之一吧。

基本上在DC/DC轉(zhuǎn)換器的評估階段這是必須的確認(rèn)項目，當(dāng)觀察到類似這樣的波形異常時，或峰值電流明顯超出計算值時，可以懷疑電感的飽和。順便說一下，前面提到的鼓套型電感會急劇飽和，因此具有容易失控的性質(zhì)，而樹脂型電感的飽和相對緩和，可以說不易引起失控。

－明白了。接下來是有關(guān)溫度上升容許電流的，能請您詳細(xì)介紹一下電感損耗嗎？

剛才探討了輸出電流的DC電流與電感AC電流的實效電流、以及電感的電阻。基本上就是如前所述，應(yīng)該考慮AC電流的AC損耗與DC電流的DC損耗兩方面，但電感的DC電阻Rdc與AC電阻Rac不同，需要同時考慮到Rac是因頻率而變動的。

該圖表示某電感的電阻及阻抗與頻率的關(guān)系。綠線為電阻。Rdc是頻率為零時的值。與之相比，Rac隨頻率提高而增加，一般開關(guān)穩(wěn)壓器的開關(guān)頻段–幾百kHz到幾兆Hz的Rac為Rdc的幾倍到幾十倍。

－也就是說，AC損耗即使電流較小也可產(chǎn)生較大損耗對吧。而開關(guān)頻率高時更是這樣吧。

的確如此。負(fù)載電流的大小不同，損耗的主體也有很大不同。看圖更容易理解。

電感的損耗功率如上述公式所示，為DC損耗功率＋AC損耗功率。首先看負(fù)載較輕狀態(tài)，輸出電流小因此DC損耗少，AC成分占主導(dǎo)因而AC損耗占主導(dǎo)地位。相反，負(fù)載較重的狀態(tài)，即輸出電流較大的狀態(tài)下，DC電流占主導(dǎo)。

另外，請看下面的數(shù)據(jù)。這是相同DC/DC轉(zhuǎn)換器電路，使用電感值相同但結(jié)構(gòu)、尺寸、及容許電流不同的電感時的負(fù)載-效率特性比較，以及各電感的Rac頻率特性。

在負(fù)載較大的區(qū)域，電感的Rdc帶來的DC損耗占主導(dǎo)地位。而在輕負(fù)載區(qū)域，Rac帶來的AC損耗占主導(dǎo)地位。在此希望大家關(guān)注的是，根據(jù)電感的種類，Rdc、Rac均有波動，尤其Rac的波動較大。

從效率圖可以讀取到的是，輕負(fù)載時的效率差較大，因而Rac差較大。此外，從Rac圖可知，Rac本身存在相當(dāng)大的波動。縱軸為對數(shù)，因此粉色線電感與藍(lán)色線電感相差幾倍。

－通過您的介紹我明白了AC損耗在低負(fù)載時占主導(dǎo)地位，不同電感種類的波動較大，這會產(chǎn)生什么問題嗎？

例如，像智能手機(jī)一樣待機(jī)狀態(tài)較長的設(shè)備，其工作時間多為待機(jī)狀態(tài)，負(fù)載電流即DC電流非常小。也就是說，AC損耗處于主導(dǎo)狀態(tài)，電流盡管微小，但也產(chǎn)生相應(yīng)的損耗。那么這類設(shè)備如果使用Rac較大的電感會怎樣呢？

－待機(jī)時間變短，電池的壽命可能會受影響。

是啊！電源是電池，因此應(yīng)該先降低待機(jī)時的損耗。如果設(shè)計人員不了解電感的這些特性而選用了Rac較大的電感，則電池驅(qū)動的便攜設(shè)備可能無法實現(xiàn)預(yù)期的工作時間。待機(jī)狀態(tài)較長的電池設(shè)備，Rac小這一點是非常重要的。

－也就是說電感選型時，不僅僅關(guān)注電感損耗導(dǎo)致的發(fā)熱，還要了解損耗因素與特性，這是非常重要的。不過，您此前介紹的電感的規(guī)格中，出現(xiàn)過Rdc，但沒有Rac。

絕大多數(shù)規(guī)格值表中都沒有Rac這項，相關(guān)官網(wǎng)上也很少有提供這項數(shù)據(jù)的。需要Rac信息時，請咨詢相關(guān)制造商。

審核編輯：湯梓紅