技术分享
作者：Katter
在设计DC-DC电路时，经常会考虑它的效率，90%还是在80%的效率对于一个消费电子设备的续航来说，存在非常大的区别。
有时候在看某芯片的规格书，器件标称的效率能达到92%。但是自己按照同样的输入、输出电压、负载电流来设计电路，然后测试效率，为什么测试的结果只有85%，87%，就是达不到90%以上呢？
实际上DC-DC的效率测试，不仅仅和芯片有关，与我们的测试方法，电感和电容的选择，芯片的工作模式也有关系。
今天这篇文章我们来聊聊电感的5大损耗，关于测试方法，芯片工作模式，在后续的文章中会有分享。本篇文章的框架如下：
1. 趋肤效应
在分析电感的损耗之前需要了解两个高频的效应——趋肤效应，邻近效应。
趋肤效应：交变电流通过导线时，电流在导线横截面上的分布是不均匀的，导体表面的电流密度大于中心的密度，且交变电流的频率越高，这种趋势越明显，该现象称为趋肤效应(skin effiect)，趋肤效应也称集肤效应。
如果流向导体的电流的频率升高，电流就会只流过导体的表面，表面部分的电流密度增大，电阻值增加。我们将这种效应叫做趋肤效应，也叫做表皮效应。
产生趋肤效应的本质原因是电流和磁场的相关关系，用下面的图来表示：
对一根流过电流为I的导线，在导线的垂直平面形成交变磁�。槐浯懦≡诘继迥诓坎杏Φ缍疲杏Φ缍圃诘继迥诓啃纬晌辛鞯缌鳎辛髟诘继迥诓坑氲缌鞯谋浠魇葡喾矗璋缌鞯谋浠辛鞯谋浠诘继灞砻嬗氲缌鞯谋浠魇葡嗤�。
在导体内部，等效电阻变大，而导体表面等效电阻变�。虼说缌鞲飨蛴谠诘继灞砻媪鞫啾鹊缌髟谡鼋孛婊猄的导线上流动，在表面流动意味着导线的电阻增大了。
2. 邻近效应
邻近效应：多根导线邻近时，每个绕组形成的磁场感应涡流，高频时会集中于导体内的电流邻近的导线相邻接的狭小区域而流过，邻近部分的电流密度增大，电阻值增加。我们将这种效应叫做邻近效应。
如下图所示，两个同方向的导线流通相同方向的电流，在两个导线相邻的位置电流的大小为电流I减去涡流，而在远离的一边，电流为I加上涡流。
上面的两相邻导体电流同相流动时电流的分布，如果两个导体的电流是反向的流动，导体的之间线缆的流动如下所示：
当回流导体靠近时，两根导线的场向量将相加。在两导体相邻之间，磁场方向相同而加强；两导线之外侧，磁场相反而抵销，磁场很弱，或为零。在导体内部，由两导体外侧向内逐渐加强，到达导体的内表面时磁场最强。
3. 铁损 铜损
在电感中主要有4个损耗，铜损，铁损，涡流损耗，磁滞损耗。
铜损：电流流向导线时的电阻成分引起的损耗称为铜损。
对于一个电感来说，本身就只有两部分，线圈和磁芯，其中线圈为铜损，磁芯为铁损。磁束通过磁芯时磁芯内产生的损耗(磁滞损耗和涡流损耗)称为铁损。因此，铁损都是有磁芯产生的。
4. 涡流损耗
涡流损耗：因电磁感应而变化的磁场会在导体的磁芯中产生涡状的电流。产生此电流的能量会因磁芯材料的电阻而被转换成热并成为损耗。我们将这种损耗叫做涡流损耗。
5. 磁滞损耗
磁滞损耗：如果是磁芯内的磁场变化或者反转，就会伴随磁滞（磁芯材料的BH图中所示的磁滞回线）而返回原先的状态。为了此磁滞的运动而消耗的能量会作为热损耗掉。我们将这种损耗叫做磁滞损耗，磁滞损耗与磁滞回线的面积成正比。
根据前面的分析，磁芯在磁场中会被磁化，磁化的过程会使内部的磁畴发现方向的偏转，在偏转的时候，与外磁场方向相差不大的磁畴发生了‘弹性’转动，这就是说当外磁场去掉时，磁畴仍能恢复原来的方向；而还有一部分磁畴要克服磁畴壁之间存在摩擦，发生刚性转动，即当外磁场去除时，磁畴仍保持磁化方向。
因此磁化时，送到磁场的能量包含两部分：前者转为势能，即去掉外磁化电流时，磁场能量可以返回电路；而后者变为克服摩擦使磁芯发热消耗掉，这就是磁滞损耗。根基磁滞曲线可知，当磁滞曲线的面积越大时，需要克服摩擦摩擦发生刚性转动需要的能量越多。
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