選擇功率電感時(shí)應(yīng)注意的典型參數(shù)
選擇功率電感最??吹闹笜?biāo)為L、DCR、Isat,Irms,Ir(Isat和Irms取最小值)。
電感量L:
L為靜態(tài)測(cè)試指標(biāo),即無偏置電流時(shí)候的電感量。與其相對(duì)應(yīng)的就是動(dòng)態(tài)電感,即工作時(shí)的電感量,通常會(huì)有一定衰減。動(dòng)態(tài)電感越大,電路中紋波電流越小,但體積和成本會(huì)相應(yīng)增加。電感量大小主要與磁芯的磁導(dǎo)率,磁芯結(jié)構(gòu)常量(磁路有效截面積Ae和磁路有效長度Le)以及線圈匝數(shù),耦合程度,氣隙位置等。
直流電阻DCR:
DCR是繞組的基本特性,電阻會(huì)引入直流損耗, DCR越小越好。其材質(zhì)多為紫銅,溫度對(duì)紫銅的電阻率有一定影響,相對(duì)于20℃時(shí)的電阻,溫度每上升一度,電阻率增加0.43%。在溫度T時(shí)的工作電阻Ro遵循如下公式:Ro=Rdc*(1+(T-20)/234.5)= Rdc*(1+ΔT*0.0043)
例如產(chǎn)品溫升50℃,按照上述公式,實(shí)際電阻是常溫電阻的1.215倍,
相應(yīng)計(jì)算線圈損耗時(shí)相當(dāng)于增加0.2倍。此外,隨著頻率的提高,因?yàn)橼吥w效應(yīng)導(dǎo)致高頻電流趨于導(dǎo)體表面,實(shí)際載流面積減小而引入交流電阻Rac。
溫升電流Irms:
從溫升角度定義電流,一般溫升ΔT=40℃時(shí)允許通過的直流電流。通常在無風(fēng)自冷條件下,將產(chǎn)品放置在特制的工裝夾具上進(jìn)行測(cè)試。就電流而言,實(shí)際通過電感的電流不同頻率的有正弦波,有矩形波,有三角波等,并非純粹的直流電流。產(chǎn)品的溫升與工作頻率、交流磁通密度(紋波電流),有效電流,PCB焊盤和器件布局,散熱措施等有關(guān)系。比如有散熱片,鋁基板或者強(qiáng)制風(fēng)冷等措施,或者系統(tǒng)本身允許更高的溫升(F級(jí)絕緣系統(tǒng),溫升最大可達(dá)100K),所選用產(chǎn)品在不飽和的情況下,允許通過更高的電流。如果電路中沒有任何散熱措施,產(chǎn)品要求低溫升,建議電流選擇小于0.7*Irms。所以在選擇電感時(shí),需要根據(jù)具體的有效電流(長時(shí)間工作),紋波電流,散熱環(huán)境,效率,能接受的最大溫升等要求等進(jìn)行選擇相對(duì)應(yīng)的電感型號(hào)。
飽和電流Isat:
從飽和角度定義的電流。一般電感量衰減20%時(shí)允許通過的直流電流。通常在常溫下用直流疊加測(cè)試儀對(duì)電感進(jìn)行偏磁性測(cè)試。對(duì)于鐵氧體電感,因?yàn)槠洹坝病憋柡吞匦?,通常?huì)按照10%或者20%定義飽和電流,而磁粉心類電感,常見電感多按照20%和30%定義飽和電流。需要注意的就是,溫度增大時(shí),需要考慮飽和電流的降額使用。磁粉心類的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度隨溫度增加基本不變,因而飽和電流不需要降額,同時(shí)這一類材料的居里溫度高,往往可以在高溫環(huán)境中使用,磁芯材料為鐵氧體時(shí),電感的飽和電流會(huì)隨著溫度的升高而減小,通常100℃時(shí)下降為常溫的80%。另外,在不同的電路中,對(duì)電感的線性度和飽和深度要求不同,決定了在選擇電感時(shí)選擇不同的磁性材料。在選擇電感時(shí),可根據(jù)具體的峰值電流,溫度,電感線性度的要求等,進(jìn)行選型。
另外,選擇功率電感時(shí)還有很多非典型的數(shù)據(jù)進(jìn)行參考,如紋波電流ΔI、峰值電流IPK和有效電流Ir,工作頻率f,直流損耗Pdc,交流損耗Pac,磁芯損耗Pcore,總損耗Ptotal,能量儲(chǔ)存E,熱阻Rth,溫升ΔT,等效電阻Rs,阻抗Z,品質(zhì)因素Q,分布電容Cr,諧振頻率SRF,絕緣電阻和耐壓等,這些指標(biāo)對(duì)電感的設(shè)計(jì)選型也都有著重要的參考價(jià)值。