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功率电感器的额定电流为什么有两种?

原标题:功率电感器的额定电流为什么有两种?

在DC-DC转换器中,电感器是仅次于IC的核心元件。通过选择恰当的电感器,能够获得较高的转换效率。在选择电感器时所使用的主要参数有电感值、额定电流、交流电阻、直流电阻等,在这些参数中还包括功率电感器特有的概念。例如,功率电感器的额定电流有两种,它们之间的差异是什么呢?

为了回答这样的疑问,我们在这里对功率电感器的额定电流进行说明。

存在两种额定电流的原因

功率电感器的额定电流有"基于自我温度上升的额定电流"和"基于电感值的变化率的额定电流"两种决定方法,分别具有重要的意义。"基于自我温度上升的额定电流"是以元件的发热量为指标的额定电流规定,超出该范围使用时可能会导致元件破损及组件故障。

与此同时,"基于电感值的变化率的额定电流"是以电感值的下降程度为指标的额定电流规定,超出该范围使用时可能会由于纹波电流的增加而导致IC控制不稳定。 此外,根据电感器的磁路构造的不同,磁饱和的倾向(即电感值的下降倾向)有所不同。图1是表示不同磁路构造所导致的电感值的变化的示意图。对于开磁路类型,随着直流电流的增加,到规定电流值为止呈现比较平坦的电感值,但以规定电流值为境界电感值急剧下降。相反,闭磁路类型随着直流电流的增加,透磁率的数值逐渐减少,因此电感值缓慢下降。

功率电感规格书中对额定电流参数仅注明介质的饱和电流Isat值。

小常识:Isat与rms的区别

Isat与Irms是我们工程人员常常会碰到的技术术语,但因有些客户的问题,时常将两者混淆,造成工程技术上的错误。Isat与Irms两者分别表示什么,中文又是指什么? Isat与Irms两者如何定义,它们与那些因素有关?我们在电感设计时,如何定义?

Isat:指磁介质的饱和电流,在下图B-H曲线中,是指磁介质达到Bm对应的Hm所需的DC电流量的大小,对于电感,即电感下降到一定比例后的电流大小,如SRI1207-4R7M产品,电感下跌20%的电流为8.4A,则Isat=8.4A。Isat计算公式如下:

设截面积为S、长为l,磁导率为μ的铁环上,绕以紧密的线圈N匝,线圈中通过的电流为I。則依磁路定律:

Hl/0.4π=NI=0.7958Hl

对于同一材质及呎吋的铁芯Hl依B-H曲线进行变化,但在同一斜率下,Hl是不变的,因此:

N1*I1=Hl/0.4π=N2*I2

即:

N1/N2=I2/I1

Irms:指电感产品的应用额定电流,也称为温升电流,即产品应用时,表面达到一定温度时所对应的DC电流。

以下是以2520系列中的4.7uH叠层功率电感为例对比说明业界目前对电感器额定电流Irat、饱和电流Isat以及温升电流Irms标识状况。

叠层功率电感(铁氧体大电流电感)参数比对表

现状会误导工程师选型,产生隐患;

目前有相当部分叠层功率电感生产厂家对其产品额定电流规格都是沿用传统信号滤波处理用叠层电感额定电流标准来定义,其根据电感的温升电流值来定义其额定工作电流。这种情况下产品设计工程师往往会按照传统功率电感选型经验并根据供应商电感规格书上定义的额定电流值来衡量其实际电路中的额定工作电流,这样一来很可能会导致因电感饱和电流低于电路的实际工作电流,会存在如下隐患:

A). 电感实际工作时因电流过大导致饱和,引起电感量下降幅度过大造成电流纹波超出后级电路最大允许规格范围造成电路干扰,从而无法正常工作甚至损坏;

B).电路中实际工作电流超过电感的饱和电流有可能会因电感饱和电感量下降产生机械或电子噪音;

C).电路中实际工作电流超过电感的饱和电流会导致因电感饱和,其电感量下降引起电源带负载时输出电压&电流不稳定,造成其它单元电路系统死机等不稳定异常情形;

D).电感额定电流(包括饱和和温升电流)选择余量不足会导致其工作时表面温度过高、整机效率降低、加速电感本身或整机老化使其寿命缩短.返回搜狐,查看更多

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