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一粒金砂(中级)

功率电感温升电流参数的运用 [复制链接]

上次讲述了示波器测试电感饱和电流和电感值,内容详见:

 示波器测试电感饱和电流和电感值 - 测试/测量 - 电子工程世界-论坛 (eeworld.com.cn)

这样可以用示波器简单测试饱和电流值,但并不代表我们设计不超过饱和电流的应用就可以高枕无忧了,今天我们讨论下功率电感的另外一个重要参数,温升电流Irms 。这个缩写很容易误导工程师,以为是电流的有效值(事实上有很多文章这么认为),实际上,Irms只是温升电流的缩写,不能完全从字面意义上去理解,我们先了解下温升电流的定义:

Irms温升电流:业界大部分厂家一般认为是电感产品自我温升温度不超过40度时的电流。也有厂家会分别给出温升20度和40度各自的温升电流值,甚至还给出对应的温升曲线。电感品牌良友温升电流的规定:在电感两端施加电流,电感产品表面自我温升温度40度时的电流值规定为温升电流。

举例良友电感LY0850H-R68M规格书中提供了温升电流和饱和电流的曲线:

温升曲线.png

以上两个曲线是独立的,看起来是没有任何关联,为了更好的使用电感,其实最好需要了解温度-电感值曲线。由于无法预知用户的散热环境,故厂家是单个电感测试验证得到的温升曲线,没有考虑散热环境。下面我们讨论温升电流值在实际运用中有什么参考意义,为啥厂家没有提供温度-电感值的变化曲线。

讨论温升电流前,我们先来了解下电感的发热从哪里来的?和什么因素有关。道理其实很简单,根据能量守恒定律,所有的器件如果有电流经过,就会消耗能量,我们称作耗散功率,耗散功率都通过发热形式耗散出去,若器件散热能力有限,会使器件温度超过工作范围,使得器件可靠性降低直至无法正常工作。

耗散功耗P=I*I*R

  1. 在这里I电流值在我们应用中,由负载决定,是无法改变的,故可以当作常数。
  2. R等效电阻R=Ri+jωL,是电感的DCR和等效感抗之和,是在负载一定条件下,发热影响的变量因子,包含DCR,开关频率,电感值三个参数。

电感值的推导公式L=μ×Ae*N2/lm

  1. 其中:L表示电感量、μ表示磁芯的磁导率、Ae表示磁芯的截面积、N表示线圈的匝数、lm表示磁芯的磁路长度。

根据以上公式我们可以得出,如果要降低耗散功率,可以从两方面去考虑:

选择DCR较小的电感。

适当选择降低开关频率和电感值。

电感值在发热下是否有变化呢?我们还要讨论电感值是否受温度的影响,其实不用考虑,答案是Yes ,通过电感的推导公式L=μ×Ae*N2/lm中观察,磁导率μ是唯一受温度影响的参数。但是磁导率的计算非常复杂,温度变化曲线又是非线性的,受到磁材料,电感结构等因素影响,我们不一一定量讨论,我们只关注变化量是否对我们评估有影响(有兴趣可以参考百度 磁导率_百度百科 (baidu.com)),笔者评估的结论是影响不大,为了验证温度对电感的影响,笔者测试了具体一个电感:

测试设备:

LCR电桥:Tonghui TH2817

测试板:伊卓乐自制,热风枪

测试电感:品牌:良友 ,LYCD5845-100M

温升前感值.png

加热前测试电感值:11.722uH

温升后感值.png

加热电感温度达到85℃后电感测试值:11.829uH

 

测试电感温度升高后,电感值从11.722uH升到11.829uH,该变化几乎可以忽略不计。

测试结论:在工作温度范围内,温度升高对电感值不敏感,可以忽略。

 

以上总结:

  1. 温升电流和饱和电流独立参数,温升电流值可以提供参考,但不是绝对的。
  2. 温升电流取决于自身设计时候的散热环境,设计散热良好,可以提高温升电流的幅值,需要实际项目中测试电感温度来评估,不超过整机温升控制。
  3. 设计中尽量选择较低DCR和品牌电感(磁材料),降低开关频率,电感值(但要符合设计要求),可以有效降低耗散功率,对发热有一定改善。

 

 

          深圳市伊卓乐电子科技有限公司专业从事贴片功率电感的销售、技术支持领域,欢迎咨询  18926037897 刘生

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