在狀態(tài) 1 過(guò)程中，電感會(huì )通過(guò)（高邊 “high-side”）MOSFET 連接到輸入電壓。在狀態(tài) 2 過(guò)程中，電感連接到 GND。由于使用了這類(lèi)的控制器，可以采用兩種方式實(shí)現電感接地：通過(guò) 二極管接地或通過(guò)（低邊“low-side”）MOSFET 接地。如果是后一種方式，轉換器就稱(chēng)為“同步（synchronus）”方式。

 

現在再考慮一下在這兩個(gè)狀態(tài)下流過(guò)電感的電流是如果變化的。在狀態(tài) 1 過(guò)程中，電感的一端連接到輸入電壓，另一端連接到輸出電壓。對于一個(gè)降壓轉換器，輸 入電壓必須比輸出電壓高，因此會(huì )在電感上形成正向壓降。相反，在狀態(tài) 2 過(guò)程中，原來(lái)連接到輸入電壓的電感一端被連接到地。對于一個(gè)降壓轉換器，輸出電壓必 然為正端，因此會(huì )在電感上形成負向的壓降。

 

我們利用電感上電壓計算公式：V=L(dI/dt)

 

因此，當電感上的電壓為正時(shí)（狀態(tài) 1），電感上的電流就會(huì )增加；當電感上的電壓為負時(shí)（狀態(tài) 2），電感上的電流就會(huì )減小。通過(guò)電感的電流如圖 2 所示：

 

 

 

通過(guò)上圖我們可以看到，流過(guò)電感的最大電流為 DC 電流加開(kāi)關(guān)峰峰電流的一半。上圖也稱(chēng)為紋波電流。根據上述的公式，我們可以計算出峰值電流：

 

 

 

其中，ton 是狀態(tài) 1 的時(shí)間，T 是開(kāi)關(guān)周期（開(kāi)關(guān)頻率的倒數），DC 為狀態(tài) 1 的占空比。

 

警告：上面的計算是假設各元器件（MOSFET 上的導通壓降，電感的導通壓降或異步電路中肖特基二極管的正向壓降）上的壓降對比輸入和輸出電壓是可以忽略的。

 

如果，器件的下降不可忽略，就要用下列公式作精確計算：

 

同步轉換電路：

 

 

 

異步轉換電路：

 

 

 

其中，Rs 為感應電阻阻抗加電感繞線(xiàn)電阻的阻。Vf 是肖特基二極管的正向壓降。R 是 Rs 加 MOSFET 導通電阻，R=Rs+Rm。

 

電感磁芯的飽和度 

 

通過(guò)已經(jīng)計算的電感峰值電流，我們可以發(fā)現電感上產(chǎn)生了什么。很容易會(huì )知道，隨著(zhù)通過(guò)電感的電流增加，它的電感量會(huì )減小。這是由于磁芯材料的物理特性決 定的。電感量會(huì )減少多少就很重要了：如果電感量減小很多，轉換器就不會(huì )正常工作了。當通過(guò)電感的電流大到電感實(shí)效的程度，此時(shí)的電流稱(chēng)為“飽和電流”。這 也是電感的基本參數。

 

實(shí)際上，轉換電路中的開(kāi)關(guān)功率電感總會(huì )有一個(gè)“軟”飽和度。要了解這個(gè)概念可以觀(guān)察實(shí)際測量的電感 Vs DC 電流的曲線(xiàn)：

 

 

 

當電流增加到一定程度后，電感量就不會(huì )急劇下降了，這就稱(chēng)為“軟”飽和特性。如果電流再增加，電感就會(huì )損壞了。

 

注意：電感量下降在很多類(lèi)的電感中都會(huì )存在。例如：toroids，gapped E-cores 等。但是，rod core 電感就不會(huì )有這種變化。

 

有了這個(gè)軟飽和的特性，我們就可以知道在所有的轉換器中為什么都會(huì )規定在 DC 輸出電流下的最小電感量；而且由于紋波電流的變化也不會(huì )嚴重影響電感量。在 所有的應用中都希望紋波電流盡量的小，因為它會(huì )影響輸出電壓的紋波。這也就是為什么大家總是很關(guān)心 DC 輸出電流下的電感量，而會(huì )在 Spec 中忽略紋波電流 下的電感量。