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行业知识

大功率电感选型关键点之额定电流

作者:安徽薹戈电子点击:194 发布时间:2023-04-08

大功率电感选型关键点之额定电流

在实际的电源设计中,大功率电感的选择尤为关键。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、直流电阻等。其中在选择大功率电感的额定电流时,根据电感的规格书,会发现电感的额定电流有两种,这两个额定电流的定义是什么呢,在选型电感时,我们应该如何选择合适的电流参数,文章里会做一定的解释。

两种额定电流的解释

1、Heating Current

大功率电感在DC-DC电路中,电流经过时,会消耗一定的功率(铜耗Copperloss+磁耗Coreloss),消耗功率会导致电感的温度上升,电感一般工作温度有一定范围,比如WE的电感允许的operating temperature: -40°C - + 125°C,ambient  temperature: -40°C - + 85°C。为了电感可以在一定的温度范围内正常工作,电感厂商会给出一个"基于电感温度上升的额定电流"即Heating Current,这个参数的限定值是根据电流在电感上的热效应定义的,在大部分公司的电感的手册里,以Idc(直流电流)来表示这个电流。

Heating Current定义为在电感上加上一定的直流电流,在自然对流的冷却条件下,电感上的温升为40°C时,电感里通过电流的电流值。

不同厂商的Heating Current的定义可能略有出入,在选型器件时,需详细看一下数据表格下面的note。

注意:评估Heating Current一般都是直流电流,因为直流电流不会导致电感的铁损,如果采用交流电流来评估的话,情况就复杂的多。

2、Saturation Current (饱和电流)

电感中直流电流的增加时,电感透磁率的数值会逐渐减少,因此电感值会缓慢下降。电感厂商会根据电感的电感值的下降程度为指标的额定电流,"基于电感值的变化率的额定电流",即Saturation Current,大部分电感厂商将电感值下降20%时的通过电感直流电流作为额定电流。下图是Wurth公司某款电感的电感值vs电流的曲线图。该款电感规格书上将saturation current设定为电感值下降10%时的电流值,为16.6A。如果将saturation current设定为电感值下降20%时的电流值的话,大约为18.2A。

计中如何选择额定电流

Heating Current是评估的电感的热效应,如果超过这个参数使用的话,会导致电感过热。

Saturation Current是以电感值的下降程度为指标的额定电流,在开关电源中,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。

所以在实际的使用中,简单来说,一般选择两个电流值里面比较小的那个作为设计限值。比如下图中的4个PLUSE电感的 Irated,均取的Heating Current和Saturation Current其中的相对小的那个作为额定电流 。 (注意PA1513.321这个器件,为什么Irated不是45A?注意Pulse的Saturation Current定义为20%的电感值下降,41A的时候只有10%的电感值下降。)

为了系统更可靠,在实际的设计中,一般还会作20%以上的降额使用。

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