發布日期：2022-10-09 點擊率：67
電感器是開關模式電源 (SMPS) 中的關鍵組件。開關電源電感器是開關電源設備的重要元器件，它是利用電磁感應的原理進行工作的。它的作用是阻交流通直流,阻高頻通低頻(濾波)，也就是說高頻信號通過電感線圈時會遇到很大的阻力，很難通過，而對低頻信號通過它時所呈現的阻力則比較小，即低頻信號可以較容易的通過它。電感線圈對直流電的電阻幾乎為零。
電感選擇是電源設計中的一個重要設計步驟，但通常會帶來挑戰。眾多設計指南和技巧通常可以緩解這些挑戰，例如 DC/DC 轉換器數據表的應用部分中給出的那些。此類工具可幫助設計人員更快地為其應用選擇正確的組件。
在典型的降壓拓撲結構電路中，當開關(Q1)閉合時，電流開始通過這個開關流向輸出端，并以某一速率穩步增大，增加速率取決于電路電感。根據楞次定律，di=E*dt/L，流過電感器的電流所發生的變化量等于電壓乘以時間變化量，再除以這個電感值。由于流過負載電阻RL的電流穩定增加，輸出電壓成正比增大。
為我們的電源選擇電感器包括考慮許多參數，例如直流電阻 (DCR)、額定電流和飽和電流。在這些參數中，飽和電流是最有趣的參數之一。飽和電流通常在電感器數據表中定義為直流電流，它會使電感在沒有電流的情況下從其標稱值下降 x%。這實質上意味著當電感中的直流電流達到飽和電流值時，電感值已經下降了一定的百分比（一般為30%）。這意味著飽和入口點是任意的，并且可能因制造商而異。此外，根據其磁芯材料，電感器在達到飽和時會做出不同的反應。有兩種類型的飽和行為：
· 硬飽和：一旦達到飽和點，電感就會急劇下降（見圖 1）。對于在實芯上繞線的電感器就是這種情況。
· 軟飽和：電感逐漸減小。這是在磁粉芯上繞線的功率電感器的情況。
在檢查電感飽和時，電感與電流曲線比飽和電流值更可取。
圖1 ：電感磁芯飽和：硬飽和（黑色）/軟飽和（紅色）
既然我們知道什么是飽和電流以及它與有效電感值的關系，那么我們如何判斷電感是否飽和？
確定這一點的一種快速方法是測量流入電感器的電流。事實上，當電感進入飽和狀態時，電感下降，這意味著電感電流斜率變得更陡峭。見公式 1：
(1)
圖 2 顯示了沒有飽和的升壓轉換器的電感電流波形。在圖 3 中，具有較低飽和入口點的電感器取代了之前的電感器。我們可以看到，對于相同的直流電流，電感器已飽和：電流急劇上升，接近峰值。
圖2 ：電感電流
圖3 ：電感電流 - 達到飽和
除了流入電感器的直流電流外，環境溫度也會影響飽和入口點。電感器制造商在數據表中指定了典型溫度下的飽和電流，不考慮這一點可能會導致在我們的應用中使用錯誤的電感器。如圖 4 所示，電感與電流的關系曲線隨溫度而變化。因此，飽和電流也會隨溫度而變化，并且會隨著溫度的升高而降低。
圖4 ：溫度對飽和電流的影響
飽和電流的重要性在于 DC/DC 轉換器的電感器飽和會導致破壞性后果。當電感器進入飽和狀態時，它可以存儲更少的能量并且紋波電流增加——這意味著效率會降低。此時，電感器的行為更像是電阻器而不是電感器。除此之外，由于飽和時電感值下降，開關節點上會出現高電流峰值。這會損壞電感器本身或其他組件并產生噪聲。電感降低也可能導致穩定性問題。
在選擇電感器時（在定義參數值之后），我建議利用電感器供應商網站上提供的工具，這些工具使我們能夠在飽和電流、環境溫度和總損耗等參數的背景下比較電感器。然后，在實驗室快速檢查實際工作條件下的電感電流，肯定會幫助我們確定所選電感是否飽和。
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