所有做高頻電力電子系統及開關電源的工程師都離不開電感、變壓器或電機等感性元件。感性元件内部具有磁芯，磁芯由磁性材料加工而成，感性元件高頻開關工作過程中，磁性材料反複磁化。磁化過程中，磁滞回線就是表征磁感應強度B與磁場強度H之間的關系的曲線，如圖1所示。

圖1：特定磁性材料的磁滞回線

磁性材料确定後，其對應的磁滞回線也就确定：

B = μ·H

其中，μ為磁性材料在空氣的磁導率。

磁感應強度B的改變滞後于磁場強度H的現象稱為磁滞現象。圖2中，磁滞回線表示磁性材料工作的最大邊界，Bs為飽和磁通密度（飽和磁感應強度），Br為剩餘磁感應強度，Hc為矯頑力。

如果将磁性材料燒結成一定的形狀，制作成磁芯，比如E形、環形等，磁芯具有一定幾荷尺寸：截面積、磁路長度。由下面的公式：

F = H·l

Φ = B·Ae

其中，Φ為磁通量，Ae為磁芯截面積，F為磁勢，l為磁路長度。

圖2中，X軸由H變成F，Y軸由B變為Φ，磁滞回線對應的是磁通量Φ和磁勢F的關系曲線，也就是由特定磁性材料制成具一定形狀磁芯的磁滞回線，即：

Φ = μ1·F

圖2：磁芯的磁滞回線

磁芯加上繞組線圈，組成感性元件，如電感、變壓器等，由公式：

i = H·l/N -- 安培電流定理

V = N·dΦ /dt -- 法拉利定理

其中，i為線圈繞組的電流，N為線圈繞組匝數，V為感應電壓。

同樣的，圖3中，X軸變成i，Y軸變成V，磁滞回線對應的是感應電壓V和電流i的關系曲線，也就是感性元件的磁滞回線，表示感性元件的磁工作特性。

圖3：感性元件的磁滞回線

從上面過程可以看到：磁和電是相互聯系，相互轉化，也就是磁電不分家的特性。如果在磁芯中加入氣隙，由磁路的公式：

其中，μe為有效磁導率。

磁芯帶有氣隙後，等效的磁導率降低，同樣的繞組匝數，電感量降低，在同樣的電壓下，需要更大的磁化電流，因此不易飽和，也就是對于同樣的繞組匝數，磁芯加氣隙，電感或變壓器的飽和電流增加。

圖4：加氣隙後的磁滞回線

如果磁芯隻工作在第一象限，如圖5所示，這樣的變換器稱為單端變換器，如：Buck，Boost，Buck-Boost，Cuk，Sepic，反激Flyback，正激Forward變換器等。

每一個開關周期從激磁到去磁，當開關周期結束時，工作點必須回到起始位置，否則工作點會偏入到右上部分飽和區域，磁導率急劇下降，磁芯飽和。每個開關周期結束時磁芯工作點必須回到起始點的特性，稱為磁通複位：

△Φ激磁 = △Φ去磁‍

‍ V = N·dΦ/dt

△Φ = △B·Ae

由以上公式得到：V激磁·△T激磁 = V去磁·△T去磁，這就是所謂的伏秒值平衡。工作于連續模式BUCK變換器：（Vin-Vo）·△Ton = Vo‍·△Toff，本質上，磁通複位和伏秒值平衡的概念是一緻的。

圖5：單端變換器磁芯工作狀态

如果磁芯隻工作在第一、三象限，如圖6左圖所示，正向和負向激磁是對稱的，這樣的變換器稱為雙端變換器，如推挽Push-Pull，半橋Half-Bridge，全橋Full-Bridge變換器等。磁芯在正、負二個方向工作，磁通可以自行複位。

有源鉗位反激變換器、有源鉗位正激變換器，磁芯工作在正向、負向激磁不對稱狀态，如圖6右圖所示。

圖6：雙端變換器磁芯對稱工作狀态，有源鉗位反、正激變換器磁芯非對稱工作狀态

電感及變壓器的電流增加時，磁芯會飽和，μ急劇降低，也就是電感L會急劇下降，理想狀态下，μ=0，相當于電感及變壓器的電感為0，變成空心的線圈。電感及變壓器的飽和電流通常定義為：電感值降低10%的電流值，有些公司定義為降低30%的電流值。

圖7：電感飽和電流

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