功率电感选型关键点之额定电流
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在实际的电源设计中，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 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。 |
