电感的基本电路模型仅包括直流电阻和固定电感值。直流电阻值将提供非常低的电感耗散估计值。有两种方法可以评估电感的性能。从设计人员的角度来看，方便的方法是运行 LTspice 仿真，只需单击电感元件即可查看仿真过程中的损耗。我们可以对原理图中的所有其他元件执行此操作，并且它已成为除磁性元件之外每个元件的标准。

　　图 2. 带 Coilcraft 电感器直流参数的降压转换器电路。图片由 Bodo's Power Systems 

　　评估电感器性能的另一种方法是使用组件制造商为转换器的工作点开发的定制工具。对于此处使用的电感器，已经收集了大量数据，可以通过运行 Coilcraft DC-DC 优化器程序 [1] 查看。图 3 显示了降压转换器不同工作点的数据图。左侧的图表适用于 200 kHz 操作，输入电压从 80 V 到 130 V 不等。（输出为 24 V，电流为 10 A）。

　　图 3.  LTspice 仿真结果显示直流电感器损耗与 Coilcraft DC-DC 优化器的关系。图片由 Bodo's Power Systems提供 [PDF]
　　您可以从左侧的图表中看到，根据 Coilcraft DC-DC 优化器提供的数据，损耗如何随着输入电压的增加而增加。红色曲线显示了直接从LTspice中的电路模拟预测的损耗。使用 DC 模型，预测的损耗非常低，并且输入电压的变化很小。
　　在右图中，输入电压固定在 130 V（耗散电压），频率从 100 kHz 到 300 kHz 不等。在低频下，损耗大幅增加。纹波电流更高，磁芯中的磁通偏移更高。这在直观上并不明显，因为您经常会读到一些论文，声称磁损耗会随着频率的增加而增加，而不是减少。

　　虽然可以通过 Coilcraft 软件获取电感器损耗的数据，但这对设计人员来说并不十分方便。想象一下，如果电路的每个组件都需要供应商提供定制程序来评估其损耗，那将是多么繁琐的工作。在半导体领域，除非零件具有合理准确的仿真模型，否则您无法出售它。这种期望尚未应用于磁性元件。造成这种情况的原因有很多，但不必如此。

　　降压转换器电路中的电感模型
　　图 4 显示了电感器的更仿真模型。除了串联直流电阻外，您还可以看到标有 Rac 的块。由于邻近损耗，绕组的电阻会随频率而增加。还有一个块表示电感器的铁芯损耗。这与铁芯材料、使用的匝数和铁芯尺寸非常相关。
　　所有交流电阻和磁芯损耗模型的参数都是借助 RidleyWorks 设计软件 [2] 得出的。本文后面会介绍这些内容。

　　图 5 将模型的LTspice 仿真产生的数据与制造商的测量数据进行了比较。测量值和模拟值之间的偏差非常小。这正是电路设计人员想要的——一个能够预测模拟损耗的简单模型，就像电路中的其他每个组件一样。一旦设计人员拥有了值得信赖的电路模型，就不再需要使用定制软件来获得所需的结果。您还可以将电路模型置于您喜欢的任何拓扑中，具有任意电路波形，并期望获得可靠的结果。

　　图 4.降压转换器原理图中的电感模型。图片由Bodo's Power Systems 提供 

　　图 5. LTspice 仿真结果，电感模型损耗与 Coilcraft DC-DC 优化器的关系图。图片由Bodo's Power Systems 提供 
　　需要两个元素来匹配电感器中的总损耗。个是绕组损耗，它应该与频率有关。这是通过图 6 所示的电路图实现的，该电路图由五个电感器和五个电阻器组成。RidleyWorks 自动选择电路值以匹配所需的交流电阻特性。

　　在直流时，网络的所有电感器都是短路，剩下的电阻是 R dc。电感器的阻抗会随着频率的增加而增加，从而增加网络的电阻。这种类型的电路初是在 [4] 中为磁绕组建模提出的，并已被少数几位研究人员使用了很多年。它是 RidleyWorks 生成的电路模型的基础。我们还没有看到任何磁体制造商使用这种电路。

　　图 6. Coilcraft 电感器的绕组损耗电路模型。图片由Bodo's Power Systems 提供 
　　提供模拟数据所需的第二个要素是良好的磁芯损耗模型。您会在文献中发现许多解决磁芯损耗模拟问题的尝试，但它们都没有成为主流。

　　图 7 显示了 RidleyWorks 为 Coilcraft 电感器样本得出的电路模型。这是一组由电感器两端的电压驱动的六个并联 RL 分支。相关电压源用于模拟磁芯损耗与振幅的非线性指数，而 RL 分支则模拟适当的频率依赖性。

　　图 7. Coilcraft 电感器的磁芯损耗电路模型。图片由Bodo's Power Systems 提供 
　　该电路将提供所需的特性——电阻值随频率降低，在频率时磁芯损耗。本文的下一部分将进一步解释该模型。
　　我们有理由期待拥有一个的电感器仿真模型，这将为电源设计人员提供所需的信息——直接从仿真中发现的损耗与实际测量结果非常吻合。我们已经证明，对于特定的电感器，这可以可靠地完成，而且工作量相对较少。我们希望电感器制造商能够开始为用户提供此类而先进的模型，以加快工程师的设计过程。