电感也会变成电容？

原文来自原创书籍《硬件设计指南 从器件认知到手机基带设计》：

被绕制成螺旋形状的线圈具有感性，用于电气用途线圈被称为电感，电感这个元件在电源和滤波电路中使用非常广泛，由此可以分为两类，一类是用于信号系统的电感，另一类是用于电源系统的功率电感。

正是因为电感这个元件使用普遍，就很容易被人忽视其一些基本参数，造成设计不足，导致产品出现严重的使用问题。越是细节的东西就越值得仔细推敲，这是硬件工程师的基本功。图1-14 是电感元器件的符号以及电感内部结构，电感有绕线和叠层两种，叠层电感体积更小、有利于电路小型化，下面介绍电感的基本参数。

图1-14 几种常见的电感

1. 电感值

电感值是电感的基本参数，也是影响电源纹波电流的重要参数。电感和电容是对偶元件，电感有一个最重要也是最基本的公式(1-2)：

流过DC-DC BUCK降压转换器中功率电感的电流是三角波电流（第二章会有详细介绍），只要确定DC-DC转换器的条件，就能根据公式(1-3)粗略计算适当的功率电感，其中Vin是输入电压，Vout是输出电压，Fsw是开关频率，Iout是输出电流（2.1.2节会有详细解析，这里先简单铺垫下，本书的前后逻辑关联是非常强的，在需要的地方，笔者会提示前后文相关位置）。

在DC-DC转换器的SPEC(也叫datasheet，规格书或数据手册)中都推荐了多种电感值作为使用参考，所以很多工程师不进行计算，只按照制造商的参考值选定，这个并不会达到性能和价格的最佳设计，这是因为手册中的推荐值是电源IC原厂推荐的一种通用设计，我们需要在供应商推荐基础之上，根据自家产品中负载的具体电源需求来优化电感选型，做到具体问题具体分析，同时参考推荐值，实现适合自己产品的最佳电路设计，后面章节会详细介绍电感具体选择。

2. 饱和电流ISAT

饱和电流特性也叫做直流叠加特性，其影响了电感工作时的有效感值，如果选择不合适，电感容易饱和，引起实际感值下降，不能满足设计需求，甚至有可能烧坏电路。饱和电流各家的定义略有不同，通常而言指的是使初始电感值减小30%时的电流，如图1-15 ，一个4.7uH的电感，在1.5A时，电感下降了30%，只有大约3.3 uH。注意：如果ISAT不够的话，电源纹波电流会随着电感值的下降而增加，因为根据公式(1-3)，在负载电压Vout不变时，L减小了，Iout自然就会变大，Iout增加后会使得电感进一步下降，这是个危险的事情。

图1-15 电感饱和电流

3. 温升电流Itemp

这是规定使用电感时的环境温度容许范围的参数，见图1-16 。温升电流的定义各家厂商也有区别，一般而言，指的是将电感温度上升了30℃时的电流。温度的影响因电路的工作环境而异，因此要根据实际使用环境选定。

图1-16 电感温升电流

4. 直流阻抗RDC

表示通过直流电时的电阻值，这个参数影响发热损耗，一般直流电阻越小损耗越少。减小RDC与尺寸小型化等条件略有冲突（RDC越小的电感，体积往往越大）。

5. 阻抗频率特性

理想电感的阻抗随着频率增加而增加，即“通直隔交”，然而实际电感由于寄生电容和电阻的存在，这使得电感在一定频率下呈现感性，超过一定频率呈现容性，阻抗反而随着频率的增加而减小，如图1-17 所示，这个频率就是转折频率或者叫谐振频率，这一点和电容刚好相反。

以上就是电感相关的特性参数，在选择电感时务必要仔细评估每个参数。

图1-17 实际电感等效模型和阻抗-频率曲线

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审核编辑 黄宇