電感式DC該如何設計？

　　電感是我們在變壓器設計當中較長使用的一種元件，它的主要作用是把電能轉化為磁能再存儲起來。需要注意的是，雖然電感的結構類似于變壓器，但是其只有一個繞組。本篇文章主要介紹了電感式DC-DC的升壓器原理，并且本文屬于基礎性質，適合那些對電感的特性并不了解，但同時又對升壓器感興趣的朋友們。文中的一些原理性知識都能在網上查到，所以這里就不多家贅述了。

　　想要充分理解電感式升壓原理，我們就必須首先知道電感的特性，包括電磁的轉換與磁儲能。這兩點非常重要，因為我們所需要的所有參數都是由這兩個特性引出來的。

　　首先，我們先來觀察下面的圖：

　　各位朋友都知道，上圖是電磁鐵，一個電池對一個線圈通電。有人可能會奇怪，這么簡單的圖有什么好分析的呢？我們就是要用這張簡單的圖來分析它通電和斷電的瞬間發生了什么。

　　線圈（以后叫作“電感”了）有一個特性---電磁轉換，電可以變成磁，磁也可以變回電。當通電瞬間，電會變為磁并以磁的形式儲存在電感內。而斷電瞬磁會變成電，從電感中釋放出來。

　　現在我們看看下圖，斷電瞬間發生了什么：

　　前面我說過了，電感內的磁能會在電感斷電時重新變回電，然而問題來了：此時回路已經斷開，電流無處可以，磁如何能轉換成電流呢？很簡單，電感兩端會出現高壓！電壓有多高呢？無窮高，直到擊穿任何阻擋電流前進的介質為止。

　　這里我們了解了電感的第二個特性----升壓特性。當回路斷開時，電感內的能量會以無窮高電壓的形式變換回電，電壓能升多高，僅取決于介質變的擊穿電壓。

　　現在我們對以上的內容作一下小結：

　　下面是正壓發生器，你不停地扳動開關，從輸入處可以得到無窮高的正電壓。電壓到底升到多高，取決于你在二極管的另一端接了什么東西讓電流有處可去。如果什么也不接，電流就無處可去，于是電壓會升到足夠高，將開關擊穿，能量以熱的形式消耗掉。

　　然后是負壓發生器，你不停地扳動開關，從輸入處可以得到無窮高的負電壓。

　　上面說的都是理論，現在來點實際的電子線路圖，看看正/負壓發生器的“最小系統”到底什么樣子：

　　你可以很清楚看到演變，電路中僅僅把開關換成了三極管換而已。不要小看這兩個圖，事實上，所以開關電源都是由這兩個圖組合變換而來，所以掌握這兩個圖非常重要。

　　最后要提提磁飽合的問題。什么是磁飽合？

　　從上面的背景知道我們可以知道電感能儲存能量，將能量以磁場方式保存，但能存多少呢？存滿之后會發生什么情況呢？

　　1。存多少： “最大磁通量”這個參數就是干這個用的，很顯然，電感不能無限保存能量，它存儲能量的數量由電壓與時間的乘積決定，對于每個電感來說，這是一個常數，根據這個常數你可以算出一個電感要提供N伏M安供電時必須工作于多高的頻率下。

　　2。存滿之后會如何： 這就是磁飽合的問題。飽合之后，電感失去一切電感應有的特性，變成一純電阻，并以熱的形式消耗掉能量。

　　經過分析和總結，相比大家都掌握了比較重要的幾個核心電路圖。并且也對其中的原理有了一定的理解，希望各位朋友能夠充分理解這篇文章，從而靈活的應用到自己的設計當中去。

　　貼片電感的主要參數及其特性分析

　　我把一個223電容與一個電感串聯，串聯后再與一個223電容并聯。然后量這個并聯組件的電容，得出不可理解的值：多數這樣的組件的電容是44-50nF之間，但有一些是一百多nF，有一些是幾百nF（拆開后量，各個電容的值仍然是22nF）。

　　理論上的值應該是44nF，這些奇怪的電容值怎么理解呢？

　　討論這個問題，用復數分析是最簡捷最準確的。但這需要比較好的數學基礎，能夠從數學式中的各個量看出其物理意義。因此本帖嘗試不用數學，僅用文字敘述。當然，這樣只能進行定性的分析，不可能準確，同時比較冗長羅嗦，但可能物理意義比較清晰。分析如有錯誤或不當，還請版主及各位方家指正。

　　樓主提出的問題中有三個元件，稍復雜一些，我們先考慮兩個元件，即一個電感和一個電容串聯。

　　我們知道，串聯電路中電流處處相同。這個相同，不僅是有效值相同，而且瞬時值也相同，也就是說，任何時刻都相同。我們又知道，電感和電容中電流與兩端電壓不同相，電容兩端電壓落后于電流90度，而電感兩端電壓超前于電流90度。現在電感和電容中電流相位相同，所以電感兩端電壓與電容兩端電壓相位相反，也就是說，任何時刻電容和電感上的電壓是互相“抵消”的。

　　感抗和容抗都與頻率有關。必定存在某一頻率，在這個頻率感抗與容抗相等。既然電感兩端電壓是感抗乘電流，電容兩端電壓是容抗乘電流，所以在這個頻率下，電感兩端電壓恰與電容兩端電壓大小相等，方向相反，完全抵消。這就是串聯諧振。

　　電感兩端電壓與電容兩端電壓完全抵消，那么電流不就是無窮大了？實際上電路中總有一些電阻，所以電流不會是無窮大，但電流很大是肯定的。此時串聯電路呈純阻性，即串聯電路兩端電壓與電路中電流同相。

　　如果頻率稍微降低一些怎么樣？頻率稍微降低一些，容抗變大一點，感抗變小一點，電容兩端電壓的大小稍微比電感兩端電壓的大小大一些，不能完全“抵消”，串聯電路中電流仍比較大，注意比沒有電感時要大，串聯電路呈容性，當然不是純容性，電路中還有一些電阻。從串聯電路兩端看，施加的電壓沒有變化，但電流比沒有電感單純是一個電容時大，好像是電容量變大了。可以這樣考慮：感抗“抵消”了一部分容抗，使容抗減少，從串聯電路兩端看，就好像是電容量變大了。

　　應該注意到，現在容抗隨頻率的變化非常快，因為現在感抗與容抗互相“抵消”，頻率變化一點點，“抵消”的程度就會差很多，也就是從串聯電路兩端看上去的電容量隨頻率很快變化，頻率降低一點，“看上去”的電容量就會減少很多。

　　頻率繼續降低，感抗越來越小，容抗越來越大，直到感抗可以忽略，此時串聯電路中電流與只存在一個電容時幾乎相同，好像電感不存在。根據串聯電路兩端電壓和其中的電流計算電容量，與沒有電感幾乎是相同的。頻率非常低時，就可以認為是完全相同。

　　頻率從諧振頻率稍微升高一些，所有情況變得相反，現在電路呈感性，但感抗比沒有電容時小，從串聯電路兩端看，好像是容抗“抵消”了一部分感抗，使電感量變小了。頻率繼續升高，容抗越來越小，感抗越來越大，直到容抗可以忽略，根據串聯電路兩端電壓和其中的電流計算電感量，與沒有電容時幾乎相同。

　　對于電感和電容的并聯電路，分析完全相同，只不過現在是并聯，電感和電容兩端電壓相同，電感中電流和電容中電流相位相反，“抵消”的是電流而不是電壓。

　　說句題外的話。《電路欣賞》版有一帖“振蕩電路”，里面有位朋友提到皮爾斯振蕩電路。皮爾斯振蕩電路是晶體振蕩器，晶體接在集電極與基極之間（皮爾斯當年實際是用電子管，那時還沒有晶體管），集電極通過一個并聯諧振回路接電源，發射極接地，基極除供給偏置電流的電路外并無其它。這個電路如何能振蕩？實際上，我們知道晶體相當于一個很大的電感，集電極上的并聯諧振回路稍有失諧，根據上面的分析，相當于一個電容。這樣，集電極到基極是電感，集電極到發射極是電容，基極到發射極也是電容（分布電容），剛好構成三點電容式振蕩電路（考畢茲電路），因此能夠振蕩。調節集電極上的并聯諧振回路，可以改變這個等效的電容量，從而改變反饋量，控制振蕩強度。所以這是個很方便使用的振蕩電路。

　　根據上面的分析，還可以知道，測量電容或電感的結果，與測量時使用的頻率有關。電路中總有分布電容和分布電感，這些分布電容和電感會影響測量結果，而且在離諧振頻率比較近的地方，會造成很大的影響。因此測量電容或電感，應該使用與實際工作頻率比較接近的頻率去測量，這樣比較能反映實際情況。

　　回到樓主的問題。一個22nF電容與電感串聯，再與一個22nF電容并聯，我們已經知道，22nF電容與電感串聯后，可能相當于一個比22nF大的電容，也可能相當于一個電感，這與頻率有關。一個比22nF大的電容與一個22nF電容再并聯，當然是比44nF大的電容。至于幾個不同的22nF電容測量結果相差很大，也容易理解。電容器都有誤差，與電感串聯后的諧振頻率各不相同。我們也知道，測量使用的頻率與諧振頻率差一點，可能引起“看上去”的電容量很大的變化，因此各個不同的電容器這樣與電感串聯再與電容并聯，測量的結果相差很大就是很正常的了。