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为什么功率电感有两种额定电流?

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。故在选择电感器时所对应的电感主要参数:电感值、额定电流、尺寸等,在这些参数中还包括电感器特有的概念。例如:功率电感器的额定电流有两种,它们之间存在这怎样的差异呢?

想了解它们之间的差异,首先就得了解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。

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。下图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。


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CKST0603产品,电感下跌20%的电流为10.0A,则Isat=10.0A。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。