第4章电感选型与损耗优化

电感这东西，看着不起眼，其实学问大得很。我刚开始做电源设计那会儿，总觉得电感嘛，随便找个感值差不多的就行。结果呢？效率上不去，纹波压不住，甚至电感直接冒烟了。嗯，从那以后我再也不敢小看电感选型了。

电感值的选择，说白了就是权衡。感值大了，纹波电流小，但动态响应慢；感值小了，动态响应快，但纹波电流大，损耗也跟着上去了。

我个人习惯先算纹波电流。一般取输出电流的20%~40%作为纹波电流的峰峰值。公式很简单：

ΔI_L = (V_in - V_out) × D / (L × f_sw)

其中D是占空比，f_sw是开关频率。举个例子，输入12V，输出3.3V，开关频率500kHz，负载电流2A。我一般取30%的纹波，也就是0.6A。反推一下：

D = 3.3 / 12 = 0.275
L = (12 - 3.3) × 0.275 / (0.6 × 500k) ≈ 8μH

所以我会选8.2μH或者10μH的电感。你想想看，如果选小了，比如4.7μH，纹波电流会翻倍，输出电容的负担就大了。

我的经验： 实际项目中，我经常在计算值附近选大一个标称值。比如算出来7.5μH，我就选10μH。为什么？因为电感值会随着电流增加而下降，留点余量总是好的。

饱和电流，就是电感磁芯开始饱和时的电流值。一旦饱和，电感量会急剧下降，电流瞬间飙升，轻则效率暴跌，重则烧管子。

我曾经在一个12V转1.2V的DCDC项目上吃过亏。当时选了个标称2A饱和的电感，实际峰值电流也就1.8A，心想没问题。结果高温下一测试，电感直接啸叫，输出纹波大得吓人。后来一查，高温下饱和电流会降20%~30%。

所以我的建议是：

注意： 有些厂家标的Isat是电感量下降30%时的电流，有些是下降10%。一定要看清楚测试条件，别被数字骗了。

DCR就是电感绕组的直流电阻。电流流过它，就会产生I²R的损耗。这个损耗叫铜损，是电感损耗的主要部分之一。

举个例子，一个DCR为50mΩ的电感，流过2A电流，铜损就是：

P_cu = I² × DCR = 2² × 0.05 = 0.2W

看起来不大？但如果你做的是高效率电源，比如要求95%以上，这0.2W可能就占了总损耗的10%。

我一般这样选：

避坑指南： 我曾经遇到一个情况，选了个超低DCR的电感，结果效率反而没提升。后来发现是磁芯损耗太大了。记住，DCR不是越低越好，要综合看。

铁损，就是磁芯在交变磁场中产生的损耗。它包括磁滞损耗和涡流损耗。说白了，就是磁芯材料本身在"折腾"过程中消耗的能量。

铁损和频率、磁通摆幅、磁芯材料都有关系。公式比较复杂，但有个简单的规律：

我做过一个对比测试：同样10μH的电感，一个用铁氧体磁芯，一个用铁粉芯。在500kHz下，铁氧体的铁损只有铁粉芯的1/3。但铁氧体容易饱和，饱和电流只有铁粉芯的一半。所以选型时要权衡。

  关键点： 铁损和铜损加起来，才是电感的总损耗。理想情况下，让铁损和铜损大致相等，总损耗最小。这个叫"最优损耗分配"。

交流损耗，也叫趋肤效应损耗和邻近效应损耗。高频电流会集中在导体表面，有效截面积变小，等效电阻变大。

我记得有个项目，开关频率从500kHz提到2MHz，电感没换，结果效率掉了3%。一查，交流损耗翻了两倍多。

怎么应对？

实际选型时，我一般看厂家提供的AC电阻曲线。如果没给，就按经验估算：在500kHz以下，交流损耗可以忽略；1MHz以上，交流损耗可能和直流损耗相当。

说了这么多，到底怎么选？我总结了一个流程：

我的习惯： 先选3~5个候选电感，焊到板子上实测效率。数据说话，比任何计算都靠谱。毕竟，datasheet上的参数都是在理想条件下测的，实际表现可能差很多。

好了，电感选型这块就聊到这儿。记住一句话：电感选对了，电源设计就成功了一半。下一章我们聊聊输出电容的选型，那也是门学问。

第4章 电感选型与损耗优化