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車(chē)規級.大功率電感、高頻變壓器生產(chǎn)定制廠(chǎng)家低損耗 . 足功率 · 全銅線(xiàn) · 溫升慢

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美登電子:匠心造品質(zhì),創(chuàng  )新鑄品牌

熱搜關(guān)鍵詞: 貼片電感 功放電感 一體成型電感 磁屏蔽電感

電感磁芯的飽和度介紹

來(lái)源: | 發(fā)布日期:2022-04-05
  通過(guò)電感峰值電流,我們可以發(fā)現電感上產(chǎn)生了什么。很容易會(huì )知道,隨著(zhù)通過(guò)電感的電流增加,它的電感量會(huì )減小。這是由于磁芯材料的物理特性決定的。電感量會(huì )減少多少就很重要了:如果電感量減小很多,轉換器就不會(huì )正常工作了。當通過(guò)電感的電流大到電感實(shí)效的程度,此時(shí)的電流稱(chēng)為“飽和電流”。這也是電感的基本參數。
  實(shí)際上,轉換電路中的開(kāi)關(guān)功率電感總會(huì )有一個(gè)“軟”飽和度。要了解這個(gè)概念可以觀(guān)察實(shí)際測量的電感Vs DC電流的曲線(xiàn):

  當電流增加到一定程度后,電感量就不會(huì )急劇下降了,這就稱(chēng)為“軟”飽和特性。如果電流再增加,電感就會(huì )損壞了。


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  注意:電感量下降在很多類(lèi)的電感中都會(huì )存在。例如:toroids,gapped E-cores等。但是,rod core電感就不會(huì )有這種變化。
  有了這個(gè)軟飽和的特性,我們就可以知道在所有的轉換器中為什么都會(huì )規定在DC輸出電流下的最小電感量;而且由于紋波電流的變化也不會(huì )嚴重影響電感量。在所有的應用中都希望紋波電流盡量的小,因為它會(huì )影響輸出電壓的紋波。這也就是為什么大家總是很關(guān)心DC輸出電流下的電感量,而會(huì )在Spec中忽略紋波電流下的電感量
  飽和電流ISAT一般是標注在電感值衰減在10%、30%或40%之情況下的偏置電流。以氣隙鐵氧體而言,因其飽和電流特性非常急遽,10%與40%相差不大。但如果是鐵粉芯(如沖壓式電感),飽和曲線(xiàn)比較緩和,電感衰減10%或40%的偏置電流相差很多,因此就飽和電流值,二種鐵芯將分開(kāi)探討如下。
  對于一個(gè)氣隙鐵氧體,以ISAT作為電路應用最大的電感電流上限點(diǎn)是合理的。但如果是鐵粉芯,因為緩飽和特性,即便應用電路最大電流超過(guò)ISAT也不會(huì )發(fā)生問(wèn)題,因此這種鐵芯特性最適合開(kāi)關(guān)轉換器的應用。在重載時(shí),雖然電感器之電感值較低,造成電流漣波因子較高,但現今的電容電流耐受度高,因此并不會(huì )成為問(wèn)題。在輕載時(shí),電感器之電感值較大,有助于降低電感的漣波電流,進(jìn)而降低鐵損。
  額定電流(IDC)
  IDC值為當電感溫升為T(mén)r?C時(shí)的直流偏置。規格書(shū)同時(shí)標注其在20?C的直流電阻值RDC。依銅導線(xiàn)的溫度系數約為3,930 ppm,在Tr溫升時(shí),其電阻值為RDC_Tr = RDC(1+0。00393Tr),其功耗為PCU = I2DCxRDC。此銅損功耗在電感器表面散逸,可計算出電感的熱阻ΘTH:
  相同系列及尺寸的電感,因表面散熱面積一樣,其計算所得之熱阻也相差無(wú)幾;換句話(huà)說(shuō),可以估算不同電感的額定電流IDC。不同系列(封裝)的電感,其熱阻也不同。
  在DC-DC轉換器中,電感器是僅次于IC的核心元件。通過(guò)選擇恰當的電感器,能夠獲得較高的轉換效率。在選擇電感器時(shí)所使用的主要參數有電感值、額定電流、交流電阻、直流電阻等,在這些參數中還包括功率電感器特有的概念。例如,功率電感器的額定電流有兩種,它們之間的差異是什么呢?
  為了回答這樣的疑問(wèn),我們在這里對功率電感器的額定電流進(jìn)行說(shuō)明。
  存在兩種額定電流的原因
  功率電感器的額定電流有"基于自我溫度上升的額定電流"和"基于電感值的變化率的額定電流"兩種決定方法,分別具有重要的意義。"基于自我溫度上升的額定電流"是以元件的發(fā)熱量為指標的額定電流規定,超出該范圍使用時(shí)可能會(huì )導致元件破損及組件故障。
  與此同時(shí),"基于電感值的變化率的額定電流"是以電感值的下降程度為指標的額定電流規定,超出該范圍使用時(shí)可能會(huì )由于紋波電流的增加而導致IC控制不穩定。此外,根據電感器的磁路構造的不同,磁飽和的傾向(即電感值的下降傾向)有所不同。
  對于開(kāi)磁路類(lèi)型,隨著(zhù)直流電流的增加,到規定電流值為止呈現比較平坦的電感值,但以規定電流值為境界電感值急劇下降。相反,閉磁路類(lèi)型隨著(zhù)直流電流的增加,透磁率的數值逐漸減少,因此電感值緩慢下降。
  功率電感規格書(shū)中對額定電流參數僅注明介質(zhì)的飽和電流Isat值。
  小常識:Isat與rms的區別
  Isat與Irms是工程人員常常會(huì )碰到的技術(shù)術(shù)語(yǔ),但因有些客戶(hù)的問(wèn)題,時(shí)常將兩者混淆,造成工程技術(shù)上的錯誤。Isat與Irms兩者分別表示什么,中文又是指什么? Isat與Irms兩者如何定義,它們與那些因素有關(guān)?我們在電感設計時(shí),如何定義?
  Isat:指磁介質(zhì)的飽和電流,是指磁介質(zhì)達到Bm對應的Hm所需的DC電流量的大小,對于電感,即電感下降到一定比例后的電流大小,如SRI1207-4R7M產(chǎn)品,電感下跌20%的電流為8。4A,則Isat=8。4A。Isat計算公式如下:
  設截面積為S、長(cháng)為l,磁導率為μ的鐵環(huán)上,繞以緊密的線(xiàn)圈N匝,線(xiàn)圈中通過(guò)的電流為I。則依磁路定律:
  Hl/0。4π=NI=0。7958Hl
  對于同一材質(zhì)及呎吋的鐵芯Hl依B-H曲線(xiàn)進(jìn)行變化,但在同一斜率下,Hl是不變的,因此:
  N1*I1=Hl/0。4π=N2*I2
  即:
  N1/N2=I2/I1
  Irms:指電感產(chǎn)品的應用額定電流,也稱(chēng)為溫升電流,即產(chǎn)品應用時(shí),表面達到一定溫度時(shí)所對應的DC電流。

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