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站長統計

【導讀】在上一篇文章“為你的DC-DC轉換器選擇最合適的電感（一）”中，我們對DC-DC轉換器的要求以及電感參數中的電感值、公差和電阻進行了介紹。本文中，我們將對電感的其它參數進行詳細講解。

在上一篇文章“為你的DC-DC轉換器選擇最合適的電感（一）”中，我們對DC-DC轉換器的要求以及電感參數中的電感值、公差和電阻進行了介紹。本文中，我們將對電感的其它參數進行詳細講解。

自諧頻率（SRF）

每個電感線圈都有一些聯帶的分布電容，與電感值一起形成一個有自諧頻率的并聯諧振回路。對于大多數轉換器來說，電感最好是在遠低于SRF的頻率下工作。這個通常在電感數據中顯示為“典型”值。

電流額定值

在確定一個功率電感時，電流額定值或許是最難確定的額定值。在整個開關循環過程中，通過DC-DC轉換器電感的電流總是在變化，并且可能是循環到循環的變化，這取決于轉換器的運作，包括由于突加負載或線路變化而產生的瞬變電流或尖峰電流。這就產生一個不斷變化的電流值，有時具有非常高的峰均比。正是峰均比使額定值的確定變得困難。

如果用最大瞬時峰值電流作為“電流額定值”來選擇電感是不必要的；但如果用平均電流作為電流額定值來選擇電感，當通過峰值電流時，電感可能無法正常工作。解決此問題的方法是尋找有兩種電流額定值的電感，一個用來應付因峰值電流導致的鐵芯飽和，一個用來解決平均電流的發熱問題。

飽和電流

電流通過電感的一個影響是鐵芯飽和。DC-DC轉換器的電流波形一般都有一個直流成分。此直流電流通過電感時偏置鐵芯從而導致其磁通量飽和。設計人員需要知道，當發生飽和時，電感值下降，元件功能也不再表現為電感。圖1是一個帶氣隙的鐵氧體磁芯的電感值與電流的曲線圖。可以看到，當電感進入飽和區域時，這條曲線有一個“拐點”。因此，對飽和電流的定義就顯得有些隨意，但必須對其進行定義。在圖2的例子中，飽和電流被定義為電感值下降10%時的電流。在10-20%的范圍內進行定義是很普遍的，但應注意的是，有些電感目錄可能會定義為電感值下降50%時的電流。這會增大電流額定值，但就電流的可用范圍而言，這可能會引起誤導。

圖1：線藝DO3316P-103的電感與直流偏流

圖2：鐵芯飽和及不飽和時的電感電流波形
 

通常能夠直接從轉換器電流波形中看出電感鐵芯飽和，di/dt與電感值是成反比的。當電感值因鐵芯飽和而下降時，電流斜率迅速增大。這就會產生噪聲并損壞其它元件。

如果電感在僅僅比飽和電流額定值稍大一些的電流下工作，問題可能不是很大。在很多情況下，電流波形斜率些微增大是可以接受的。在接近飽和額定值的峰值電流下工作是比較可取的，因為這樣就能夠選用最小的電感。增大飽和電流額定值通常意味著使用一個較大的元件或選擇一個相同尺寸但電感值較小的元件。

均方根電流

電流的另外一個重要影響是元件自身發熱。均方根電流用于測量多大的平均電流能夠連續地通過電感同時產生的溫升小于規定值。數據表提供的總是直流或低頻交流應用的額定值，這并不包括之前提到的因集膚效應引起的發熱或其它高頻效應。如示例，電流額定值針對的是單一溫升點，如果有些供應商能提供溫升與電流關系的圖表，則可以通過它計算任何電流的溫升表現。

Irms額定值應包括測量的環境溫度。電感規格一般包括一個工作溫度范圍。電感預計在此環境溫度范圍內使用。因自身發熱產生的溫升可能會導致電感溫度高于額定范圍。倘若沒有超過絕緣額定值，這通常是可以接受的。目前大多數電感使用至少130℃或150℃的絕緣材料。

對于其它參數來說，了解電感的溫升是很重要的，在設計選擇時，就可以將它與其它參數進行比較評估。如果想要較低的溫升，就很可能需要選擇較大的元件。

結語

DC-DC轉換器的電感可以用少數幾個參數來說明。然而，基于一組工作條件，每個參數可以視為一個“快照”，需要對其進行放大以說明應用條件下的預期性能。表1概括了應該出現在功率電感數據表上的參數。

表1：重要電感參數概括

參考

1、Switchers Made Simple,an Expert System for theAutomated Design of DC to DC Converters usingSimple Switcher Power Converters Version 4.1,National Semiconductor.

2、Magnetics for RF,power,filter and dataapplications,p32,Coilcraft Inc, Cary,IL,USA,June2013.

3、Reference Data for Radio Engineers 6th Edition,Howard W. Sams & Co., Inc, Indianapolis, Indiana,USA,1975.

4、McLyman,Colonel William T.,Designing MagneticComponents for High Frequency dc-dc Converters,Kg Magnetics,Inc.San Marino,CA,USA,1993.

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