Part 01 前言

電感是開關電源設計中的核心元件，其選擇直接影響電路的性能和可靠性。合理的電感選擇可以優化效率和穩定性，而不當選擇可能導致性能下降甚至電路故障。比如電感的直流電阻DCR影響效率，較低的DCR可減少功率損耗。電感的額定電流，以及飽和電流。

其中，飽和電流尤為重要，直接關系到電感的實際工作能力。電感的飽和特性相信大家已經很熟悉了，那你知道嗎？電感的飽和又分為軟飽和和硬飽和，接下來我們就詳細講解一下電感的軟飽和和硬飽和特性以及在DCDC電路設計里的作用吧。

Part 02 電感飽和電流的定義與特性

電感數據手冊中，飽和電流通常定義為：在無電流狀態下，使電感值從標稱值下降特定百分比，如30%的直流電流。這一定義表明，飽和電流是電感性能的臨界點，但其具體值因廠家的不同而不同，并且飽和切入點具有一定隨意性。

當電感中的直流電流達到飽和電流時，電感量會下降，磁芯材料的不同導致反應差異，飽和行為可分為以下兩種類型：

硬飽和：一旦達到飽和點，電感量急劇下降，適用于實心磁芯繞制電感器。

軟飽和：電感量逐漸減小，常見于粉末磁芯功率電感器。

電感的飽和特性與其磁芯材料密切相關。硬飽和電感在超過飽和點后性能驟降，這就需要嚴格控制電流；軟飽和電感則在高電流下表現更穩定。比如下圖中藍色線就是軟飽和電感的電感量&電流曲線，紅色線是硬飽和電感的電感量&電流曲線，明顯可以看出當電流達到飽和電流后，硬飽和電感的電感量急劇下降。

電感量急劇下降后，對DCDC電源來說，意味著什么呢？

一旦電流超過飽和點，電感量會迅速降低，導致輸出電壓不穩定，并且硬飽和時電感磁芯飽和，增加了損耗，尤其在高負載條件下表現明顯。飽和導致電流集中，容易引發局部過熱，從而會損壞電感。硬飽和電感對負載電流的快速變化反應遲鈍，可能導致輸出電壓波動或失控。所以我們在電感選型時需預留較大安全裕度以避免飽和，從而增加了設計成本。

舉個例子，硬件工程師需根據應用需求選擇合適的電感。針對鐵氧體磁芯和硬飽和特性，一般需要選擇Isat額定值高于實際需求的電感，以避免電感量急劇下降。例如：比如DCDC電源中電感的峰值電流是1.4A，如果我們選一個采用鐵氧體材料的硬飽和電感，一旦峰值電流達1.4 A，電感量會下降，電路可能失穩。

我們就需要選2A甚至更高飽和電流的電感來應對這個問題，來避免硬飽和風險，而選用軟飽和電感就不需要這么大的余量了。