Part 01 前言

電(dian)(dian)(dian)感是開關電(dian)(dian)(dian)源設計中的(de)(de)(de)核(he)心元(yuan)件(jian)，其選(xuan)擇(ze)直(zhi)接(jie)影(ying)響電(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)(de)性能和(he)可(ke)靠性。合理(li)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)感選(xuan)擇(ze)可(ke)以優化效率(lv)和(he)穩定性，而不當(dang)選(xuan)擇(ze)可(ke)能導致性能下降甚至(zhi)電(dian)(dian)(dian)路故障。比如電(dian)(dian)(dian)感的(de)(de)(de)直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)阻DCR影(ying)響效率(lv)，較低(di)的(de)(de)(de)DCR可(ke)減少功率(lv)損(sun)耗。電(dian)(dian)(dian)感的(de)(de)(de)額(e)定電(dian)流，以及飽和電流。

其中，飽(bao)和(he)電流尤為重(zhong)要，直接關系到電感(gan)的實(shi)際工作能力。電感(gan)的飽(bao)和(he)特性相信(xin)大家已經很熟悉了，那你知道嗎？電感(gan)的飽(bao)和(he)又(you)分為軟(ruan)飽(bao)和和(he)硬飽和(he)，接下來我們就詳細講解一(yi)下電感(gan)的軟飽和和(he)硬(ying)飽和(he)特性以及在DCDC電路設計里的作用吧。

Part 02 電感飽和電流的定義與特性

電(dian)感數(shu)據(ju)手冊中，飽(bao)和(he)電(dian)流通常定義為：在(zai)無電(dian)流狀態下，使電(dian)感值從標(biao)稱(cheng)值下降特定百(bai)分比(bi)，如30%的(de)直流電(dian)流。這一定義表明，飽(bao)和(he)電(dian)流是(shi)電(dian)感性能的(de)臨界點，但其具體值因廠(chang)家的(de)不同而(er)不同，并且飽(bao)和(he)切入點具有一定隨意性。

當(dang)電(dian)感(gan)(gan)中(zhong)的直流(liu)電(dian)流(liu)達到飽和(he)電(dian)流(liu)時，電(dian)感(gan)(gan)量會下(xia)降(jiang)，磁芯材料的不同導致反應差異，飽和(he)行(xing)為(wei)可分(fen)為(wei)以下(xia)兩種(zhong)類型(xing)：

硬飽和(he)：一旦達到飽和(he)點，電感量急劇下降，適(shi)用于(yu)實心磁芯繞(rao)制電感器(qi)。

軟飽(bao)和：電感量(liang)逐漸減小，常見于(yu)粉末磁芯(xin)功率電感器。

電感(gan)的飽(bao)和(he)(he)特性與其磁芯材料密切相關(guan)。硬飽(bao)和(he)(he)電感(gan)在超(chao)過飽(bao)和(he)(he)點后性能驟降，這就需(xu)要嚴格(ge)控(kong)制電(dian)(dian)流；軟飽(bao)和電(dian)(dian)感(gan)(gan)則在高電(dian)(dian)流下(xia)表現更穩定。比如下(xia)圖中(zhong)藍色線就(jiu)是軟飽(bao)和電(dian)(dian)感(gan)(gan)的(de)電(dian)(dian)感(gan)(gan)量&電流曲線，紅色線是硬飽和電感(gan)的(de)電感(gan)量&電(dian)流曲線，明顯可以(yi)看出當(dang)電(dian)流達到飽和電(dian)流后，硬飽和(he)電感的電感量急劇下降。

電(dian)(dian)感量急劇下(xia)降后(hou)，對(dui)DCDC電(dian)(dian)源來說(shuo)，意味著什么呢？

一旦電(dian)流超過飽(bao)和(he)點，電(dian)感量會(hui)迅速降低，導致(zhi)輸出電(dian)壓不穩定，并且硬飽(bao)和(he)時電(dian)感磁芯飽(bao)和(he)，增加了損(sun)耗(hao)，尤其(qi)在高負(fu)載條(tiao)件下表現明顯。飽(bao)和(he)導致(zhi)電(dian)流集中，容易(yi)引發局部過熱，從而(er)會(hui)損(sun)壞電(dian)感。硬飽和電(dian)(dian)感對負載電(dian)(dian)流的(de)快(kuai)速變化反應遲鈍，可(ke)能導致(zhi)輸出電(dian)(dian)壓(ya)波動(dong)或失控。所以我們在電(dian)(dian)感選型時(shi)需預留較大安全裕度以避(bi)免飽和，從而增加了設計成(cheng)本。

舉個(ge)例子，硬(ying)(ying)件工程師需根據應用(yong)需求(qiu)選擇合適的電(dian)(dian)(dian)感。針對鐵氧體磁芯和硬(ying)(ying)飽和特(te)性，一般需要選擇Isat額定(ding)值高于(yu)實際需求(qiu)的電(dian)(dian)(dian)感，以避免(mian)電(dian)(dian)(dian)感量(liang)急(ji)劇(ju)下降。例如(ru)(ru)：比如(ru)(ru)DCDC電(dian)(dian)(dian)源中電(dian)(dian)(dian)感的峰(feng)值電(dian)(dian)(dian)流是1.4A，如(ru)(ru)果我們選一個(ge)采用(yong)鐵氧體材料的硬(ying)(ying)飽和電(dian)(dian)(dian)感，一旦(dan)峰(feng)值電(dian)(dian)(dian)流達(da)1.4 A，電(dian)(dian)(dian)感量(liang)會下降，電(dian)(dian)(dian)路可(ke)能失穩(wen)。

我們(men)就(jiu)需要選2A甚至更高(gao)飽(bao)和(he)(he)電(dian)流的電(dian)感(gan)來應對這個問題，來避免硬(ying)飽(bao)和(he)(he)風險(xian)，而選用(yong)軟飽(bao)和(he)(he)電(dian)感(gan)就(jiu)不需要這么大的余(yu)量了。