實際電感在電源應用中的非理想特性：DCR、寄生電容、ESL 會如何影響電路？

在課本上，電感就是「阻擋交流通過」的元件，阻抗 Z = jωL。但實際上，每一顆電感都有「不想被忽略」的非理想參數。在高頻或大電流的電源應用中，這些寄生參數往往是電路出問題的根本原因。

電感的五大非理想參數

1. 直流電阻（DCR）

銅線本身就有電阻，大電流時 I²R 損耗可觀。例如一顆 10μH / 20A 的功率電感，DCR 可能達到 5~15mΩ。在 20A 電流下，P_loss = I²R = 400 × 0.01 = 4W，相當於一顆小型電阻的發熱量。

2. 匝間電容（C_w）

線圈相鄰匝之間存在寄生電容，形成如前所述的自諧振頻率（SRF）。在 SRF 以上工作時，電感會失去功能，反而像電容一樣導通高頻雜訊。

3. 等效串聯電感（ESL）

封裝引線和內部佈線的寄生電感，通常為 0.5nH~10nH。在高頻 DC-DC 應用中，ESL 會在輸出端造成電壓過衝（voltage overshoot）和開關振鈴（switching ringing）。

4. 磁芯損耗

包括磁滯損（hysteresis loss）和渦流損（eddy current loss），與開關頻率和磁通密度成正比。高頻應用（>500kHz）必須選用低損耗的鐵氧體材料。

5. 交流電阻（ACR）

在數百 kHz 以上，skin effect（集束效應）和 proximity effect（近距效應）使導線的有效導電面積減小，導致 ACR > DCR，有時可達 DCR 的 2~5 倍。

實務影響：以 100kHz Buck 轉換器為例

輸出端用一顆 22μH 功率電感，如果只看 datasheet 的標稱感值，理論上在 100kHz 時阻抗 Z = 2π × 100k × 22μ ≈ 13.8Ω，似乎很大。

但實際上：

• ESL 可能在開關瞬間貢獻額外的尖峰電壓
• DCR 造成輸出電壓的 DC 降（IR drop）
• SRF 如果接近 100kHz，濾波效果會大打折扣

如何評估一顆電感是否適合你的電路

查閱 datasheet 時，請檢查：

1. I_sat vs 你的峰值電流
2. I_rms vs 你的 RMS 電流
3. DCR × I_rms² vs 你的熱預算
4. SRF vs 你的開關頻率（至少 10 倍差距）