目录

内容概述

关于电感

认识电感

电感充电

电感储能

电感充电

电感参数

电感放电

利用电感升压

电感电流波形

伏秒法则

电流纹波率

电感电流三种导电模式

电流纹波率与频率的关系

电流纹波率与电感值的关系

电感值与电感体积

电路纹波率r的最优值

电感值与电感体积

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内容概述

内容将会分为以下几个方面，分几部分讲解，具体内容如下：

电感特性：电流斜率，饱和电流。

电流纹波率

伏秒积与伏秒法则

Boost升压原理

开关电源三种工作模式

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关于电感

认识电感

关于电感我们在书上知道的是，

（1）电感能通直流，阻交流 ；（2）电感电流不能突变；

（3）电感的感抗（等效阻抗）：R=2πfL 适用于正弦信号激励的电路计算;

电感的电流方程：

电感两端恒定电压时， 电感电流以V/L斜率线性上升或下降

电感充电

假设电池内阻极小，开关按下后，电感两端电压等于电池电压，电感电流以12V/100uH的斜率线性上升。 若开关一直按着不放，将会怎样？电感烧毁？电感电流无限大？

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电感储能

电感器中流过电流就会储存能量，电感以磁场的形式储存能量。

电感储能为：

电感充电时，随着电流的增加，能量以电流平方倍的关系增加，但一个实体电感储能并不是无限大，能量主要存储在磁芯中（而不是线圈中），磁芯体积越大，存储的能量越多（与磁芯材质也有一定关系）

一定体积的电感，当电流大到一定程度，其储存的能量也达到上限，电流再增加，其能量不再增加。这种现象称为电感饱和。

电感饱和后，其储能方程仍然有效，若电流线性增加，电感量会以指数倍减小。

电感饱和后，其电感量减小，会产生严重的发热。

电感充电

假设t1时刻电感饱和，其电感量减小，电流斜率增加。电感开始发热。

在实际使用中，应避免电感饱和。（或说磁芯饱和） 电感器除标称电感值之外，还有一个参数就是饱和电流Isat，应选择Isat比电路中实际电流大的电感器。

若电路中电感器有发热现象，则说明电感器有饱和现象发生，应更换一个感量相同但体积更大的电感。

电感参数

如淘宝网上，正规厂家的电感器都标有电感量和电感电流两个参数

电感放电

电阻R给了电感电流释放回路，电感电流方向仍然不变，但仔细分析，发现 电感两端的电压方向发生了突变！原因是电感充电时是电池的负载，电流从高电位向低电位流动，而电感放电时候，电感作为电源，其电流是由低电位向高电位流动的！ 电感两端的电压值等于电阻上电压值，假如t1时刻，电感电流为1A，则电阻电流也为1A，电阻电压为1V，电感电压也为1V。此后电感电流因放电而逐渐减小，电感电压也逐渐减小。若电阻值为10欧、100欧、1K欧又怎样？！阻值∞又如何？

总结：电感由充电到放电时， 其电流不会突变，但电压极 性瞬时改变，电压大小取决于 与电感并联的等效电阻的大小。

实际上，在电感无并联的负载时候，相当于负载阻值无穷大，电感电流为了能找到通路，会不断增加电感两端电压。直至击穿空气，使得能量得以释放！击穿空气时，等效负载阻值不是无穷大，由于电压很高，能量释放斜率极大。

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利用电感升压

开关导通时候，D1二极管反偏，电感电压左正右负（如图所示）。 开关关闭时，电感电压左负右正，这时候电感右端电压为VIN+VL，产生高于输入的电压。使二极管正偏。因而能升压。 图中电容值相对较大，在一个开关周期内电压变化很小，因此对电感来说，放电时也是恒压放电，电感电流线性下降。

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电感电流波形

三种拓扑电路，无论开关导通时还是截止时，电感两端电压都恒定（其实有微小变化，电容容量越大，电压变化越小），因此，电感电流上升斜率为一常数，下降斜率也是一常数。也就是说，在开关周期性导通和关闭时，电感电流波形是一锯齿波（或三角波，取决于占空比）。

Uon：电感充电时候电感两端电压；Uoff：电感放电时候电感两端电压。

电路达到稳定后，电感电流纹波

伏秒法则

电路达到稳定后（即输出电压稳定后）电感每个周期内充电能量等于释放能量，每个周期电感电流起始值都相等，充满电后的电流峰值也相等。

对于给定的输入输出电压，其Uon、ton为常数， 即Et为常数，说明电感量大小与电流纹波成反比。 电感量越大，电流纹波越小。

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电流纹波率

电流纹波率

电流纹波率是电感电流交流分量与直流分量的比值。

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电感电流三种导电模式

r越小，说明电流纹波相对也较小，则输出电压纹波相应也较小。 一般，电流纹波率r取0.4左右为最佳。

电流纹波率与频率的关系

相同输入、 输出电压、 输出电流、 电感值下， 开关频率越高， 电流纹波率越小

电流纹波率与电感值的关系

相同输入、 输出电压、 输出电流、 开关频率下， 电感值越大， 电流纹波率越小

相同输出电流、 相同电感值、 相同开关频率下， 电感电压越大， 电流纹波率越大

电感值与电感体积

电感值与电流斜率有关。        

电感体积与储能最大值有关，与饱和电流有关。

电路纹波率r的最优值

r的最优值为0.4左右

电感值与电感体积

为保持最优电流纹波率r

★开关频率越高，所需电感值越小，电感体积越小。

★负载电流越大，所需电感值越小，体积越大。