电感选型的关键参数

电感是一种储能元件，用在LC振荡电路、中低频的滤波电路，DC-DC能量转换等等，其应用频率范围很少超过50MHz。

从阻抗频率曲线图可知，工作频率低于谐振频率时，电感器件表现出电感性，阻抗随着频率的升高而增大:当工作频率高于谐振频率时，电感器件表现出电容性，阻抗随着频率的升高而减小。

在应用中，应选择谐振频率点高于工作频率的电感为电源滤波选用电感时，需要注意以下几点。

①电感与电容组成低通滤波器时，电感值是一个很关键的参数。电感器件资料标称的电感值，是工作频率低于谐振频率点的值，如果工作频率高于谐振频率，则电感值将会随着工作频率的升高而急剧减小，逐步呈现电容性。
②电感用于电源滤波时，需要考虑由于其直流电阻而引起的压降。

③用于电源滤波时，电感的工作电流必须小于额定电流。如果工作电流大于额定电流，电感未必会损坏，但是电感值可能低于标称值。

几个主要有关参数
①电感值范围:1-470uH
②直流电阻:有多种直流电阻可供选择，电感值越大，对应的直流电阻也越大。一般信号用电感，其直流电阻比高频信号用电感和电源用电感大一些，最小的直流电阻一般为几毫欧，大的几欧。
③自谐振频率:几十兆赫兹到几百兆赫兹。电感值越大，其对应的自谐振频率越小。
④额定电流:几毫安到几十毫安。电感值越大，其对应的额定电流越小。
工作频率低于谐振频率时，电感值基本保持稳定:但工作频率超过谐振频率后，电感值将会先增大，达到一定频率后，将迅速减小。
电感啸叫原因
如果耳朵能听到啸叫(吱吱声)，可以肯定电感两端存在一个20HZ-20KHZ(人耳范围)左右的开关电流。
例如DC-DC电路的电感啸叫，由于负载电流过大，DC内部有一个限流保护电路，当负载超过IC内部的开关(MOS)电流时，限流检测电路判断负载电流过大，会立即调整DAC内部开关占空比，或者立即停止开关工作，直到检测负载电流在标准范围内时，再重新启动正常的工作开关。从停止开关到重启开关的时间周期正好是几KHZ的频率，正因为这个周期的开关频率产生啸叫。
改善对策：降低负载电流或更换功率稍大的DC-DC，更改输出电容等方法。

负载电流或电压过大导致电感引起的噪声问题：电感–由于电流变化产生的感应电压引起传输线效应，突变，串扰，开关噪声，轨道塌陷，地弹和大大多数电磁干扰源(EMI)。

例如：
数字电路具有噪声，饱和逻辑(例如TTL和CMOS)在开关过程中会短暂地从电源吸入大电流，从而在数字地上引起的噪声就会很大，但由于逻辑级的抗扰度可达数百毫伏以上(由于电感引起–电流变化产生的感应电压)

电感加入磁芯，主要目的是为了提高电感线圈的电感(或互感)量。

反动电势：
①反电动势是指有反抗电流发生改变的趋势而产生电动势，其本质上属于感应电动势。
②反动电势的由来：电流的变化引起磁场的变化。根据麦克斯韦的说法，变化磁场的周围会产生电场，电场对其中的电荷会有电场力，电场力是非静电力，产生电动势。
③当电流是从小增加到大时，产生的反向电动势的方向与原电压方向相同。当电流从大到小时，产生的反向电动势的方向与原电压方向相反。

在便携电子设备里都包含有多个电源管理芯片，一般常用的开关电源芯片分两种：BOOST转换器（升压），BUCK转换器（降压电路）。下面是两种电源电路的两种拓扑结构，在这里简单说明在两种电源结构中电感的选择准则。

BOOST变换器是能产生高于电池电压的电路。

BUCK变换器是能产生一个低于自己输入电压的电路，相比于线性降压器有更高的转换效率更少的发热。

在开关电源电路里，电感都是独立外置的。随着现在电子设备越来越来小，PCB的面积也会越来越来小。做硬件系统设计时，在电感的大小与电感大小对电源电路性能的影响之前要做一个权衡。

在选择电感时，许多与电感相关的参数需要认真进行考虑，这些参数一般包括：

∆L（感值误差）

f0（自谐振频率）

DCR（直流等效电阻）

Isat（电感饱和电流）

Irms（电感温升电流）

电感的额定感值L及感值误差∆L

额定电感值是电感在一个给定的频率下测得的值，感值误差是同一批电感里电感与电感之值的感值差异。一般在电感器件规格书里为如下：

对于一个BUCK变换器，最小的电感值由输出电压，开关频率所以决定的，可由以下公式进行计算：

Vinmax最大输入电压，Vout 输出电压，fsw开关频率，D开关占空比，Irpp

电感的峰峰值电流。

Irpp是一个需要特别重视的参数，它直接决定了选用的电感及输出电容的大小。Irpp电流大意味要得小的输出电压纹波，必须要使用大容值低ESR的输出电容。Irpp电流小意味着要选择大感值电感。为了平衡这一矛盾，一般在设计电路将Irpp选为电源电路Irated额定输出电流的50%，于是电感的计算公式简化为如下：

相应的，BOOST变换器电感的公式如下：

Vinmin最小输入电流。

当我们设计电路时应该选择的电感值大于所计算出来的Lmin，同时在选择电感一定要将电感的误差值也计算在内。如果电感值误差是20%，那么我们在选择电感值就应该至少为1.25 × Lmin。

例如：

设一个BUCK变换器，输出电流500mA，电压1.2V。输入电压为电池电压最大到4.4V，开关频率1.2MHz。根据上面公式可以计算出Lmin= 2.91μH，将20%电感误差计算在内，1.25 × Lmin=3.64μH。在目标的标准电感内，可以看到为4.7μH。

电感的自谐振频率f0

理想电感器件的阻抗是随着频率的上升而增加的，但是真实中的电感器件由会存在寄生的电容形成RC电路结构，使电感器件存在一个自谐振频率f0。在这个频率之下，电感器件阻抗曲线表现为近以理想的电感特性，电感的阻抗随着频率的上升而增加的。在这个频率之上，电感器件更加表现的像一个电容，电感阻抗随着频率的上升面下降的。下面是理想电感与实际电感的阻抗曲线对比：

对于一个外型大小已给定电感，电感值越大，自谐振频率越小。一般我们选择电感时自谐振频率为电路开关频率的10倍。

在电感器件的规格里为如下：

电感直流电阻DCR

真实的电感器件并不是一个理想的纯感器件，会有一个直流电阻存在，我们一般称之为DCR。由于这个电阻的存在，使得流过电感器件的一部分电流以热的形热被耗散掉了，使得转换效率下降。在电感器件的阻抗曲线上，低频部分的大小是由DCR决定的。

DCR与转效率的关系如下：

Rdc电感的直流电阻，是由电压变换器输入的负载电流。

从以上公式可以看出，当输入电压，负载电流，输出电压已经被给定的情况下，DCR越大率效越低。对于一般的电感器件来讲：

电感直流电阻对于效率的影响，重载时比轻载明显。
在电感值给定的情况下，电感器件的外型越小DCR越大。
在电感外型大小给定的情况下，电感值越大DCR越大。
在电感值一定的情况下，有磁屏蔽的电感器件的DCR小于没有磁屏蔽的。
在电感的规格书里，一般会给DCR的典型值及最大值供我们参考，在设计时尽量选择较小DCR的电感。

电感的饱和电流Isat及温升电流Iram