在上一篇文章“為你的DC-DC轉(zhuǎn)換器選擇最合適的電感（一）”中，我們對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的要求以及電感參數(shù)中的電感值、公差和電阻進(jìn)行了介紹。本文中，我們將對(duì)電感的其它參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)講解。

 

自諧頻率（SRF）

每個(gè)電感線圈都有一些聯(lián)帶的分布電容，與電感值一起形成一個(gè)有自諧頻率的并聯(lián)諧振回路。對(duì)于大多數(shù)轉(zhuǎn)換器來說，電感最好是在遠(yuǎn)低于SRF的頻率下工作。這個(gè)通常在電感數(shù)據(jù)中顯示為“典型”值。

 

電流額定值

在確定一個(gè)功率電感時(shí)，電流額定值或許是最難確定的額定值。在整個(gè)開關(guān)循環(huán)過程中，通過DC-DC轉(zhuǎn)換器電感的電流總是在變化，并且可能是循環(huán)到循環(huán)的變化，這取決于轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作，包括由于突加負(fù)載或線路變化而產(chǎn)生的瞬變電流或尖峰電流。這就產(chǎn)生一個(gè)不斷變化的電流值，有時(shí)具有非常高的峰均比。正是峰均比使額定值的確定變得困難。

 

如果用最大瞬時(shí)峰值電流作為“電流額定值”來選擇電感是不必要的；但如果用平均電流作為電流額定值來選擇電感，當(dāng)通過峰值電流時(shí)，電感可能無法正常工作。解決此問題的方法是尋找有兩種電流額定值的電感，一個(gè)用來應(yīng)付因峰值電流導(dǎo)致的鐵芯飽和，一個(gè)用來解決平均電流的發(fā)熱問題。

 

飽和電流

電流通過電感的一個(gè)影響是鐵芯飽和。DC-DC轉(zhuǎn)換器的電流波形一般都有一個(gè)直流成分。此直流電流通過電感時(shí)偏置鐵芯從而導(dǎo)致其磁通量飽和。設(shè)計(jì)人員需要知道，當(dāng)發(fā)生飽和時(shí)，電感值下降，元件功能也不再表現(xiàn)為電感。圖1是一個(gè)帶氣隙的鐵氧體磁芯的電感值與電流的曲線圖?？梢钥吹?，當(dāng)電感進(jìn)入飽和區(qū)域時(shí)，這條曲線有一個(gè)“拐點(diǎn)”。因此，對(duì)飽和電流的定義就顯得有些隨意，但必須對(duì)其進(jìn)行定義。在圖2的例子中，飽和電流被定義為電感值下降10%時(shí)的電流。在10-20%的范圍內(nèi)進(jìn)行定義是很普遍的，但應(yīng)注意的是，有些電感目錄可能會(huì)定義為電感值下降50%時(shí)的電流。這會(huì)增大電流額定值，但就電流的可用范圍而言，這可能會(huì)引起誤導(dǎo)。

 

圖1：線藝DO3316P-103的電感與直流偏流

 

圖2：鐵芯飽和及不飽和時(shí)的電感電流波形
 

通常能夠直接從轉(zhuǎn)換器電流波形中看出電感鐵芯飽和，di/dt與電感值是成反比的。當(dāng)電感值因鐵芯飽和而下降時(shí)，電流斜率迅速增大。這就會(huì)產(chǎn)生噪聲并損壞其它元件。

 

如果電感在僅僅比飽和電流額定值稍大一些的電流下工作，問題可能不是很大。在很多情況下，電流波形斜率些微增大是可以接受的。在接近飽和額定值的峰值電流下工作是比較可取的，因?yàn)檫@樣就能夠選用最小的電感。增大飽和電流額定值通常意味著使用一個(gè)較大的元件或選擇一個(gè)相同尺寸但電感值較小的元件。

 

均方根電流

 

電流的另外一個(gè)重要影響是元件自身發(fā)熱。均方根電流用于測(cè)量多大的平均電流能夠連續(xù)地通過電感同時(shí)產(chǎn)生的溫升小于規(guī)定值。數(shù)據(jù)表提供的總是直流或低頻交流應(yīng)用的額定值，這并不包括之前提到的因集膚效應(yīng)引起的發(fā)熱或其它高頻效應(yīng)。如示例，電流額定值針對(duì)的是單一溫升點(diǎn)，如果有些供應(yīng)商能提供溫升與電流關(guān)系的圖表，則可以通過它計(jì)算任何電流的溫升表現(xiàn)。

 

Irms額定值應(yīng)包括測(cè)量的環(huán)境溫度。電感規(guī)格一般包括一個(gè)工作溫度范圍。電感預(yù)計(jì)在此環(huán)境溫度范圍內(nèi)使用。因自身發(fā)熱產(chǎn)生的溫升可能會(huì)導(dǎo)致電感溫度高于額定范圍。倘若沒有超過絕緣額定值，這通常是可以接受的。目前大多數(shù)電感使用至少130℃或150℃的絕緣材料。

 

對(duì)于其它參數(shù)來說，了解電感的溫升是很重要的，在設(shè)計(jì)選擇時(shí)，就可以將它與其它參數(shù)進(jìn)行比較評(píng)估。如果想要較低的溫升，就很可能需要選擇較大的元件。

 

結(jié)語

DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感可以用少數(shù)幾個(gè)參數(shù)來說明。然而，基于一組工作條件，每個(gè)參數(shù)可以視為一個(gè)“快照”，需要對(duì)其進(jìn)行放大以說明應(yīng)用條件下的預(yù)期性能。表1概括了應(yīng)該出現(xiàn)在功率電感數(shù)據(jù)表上的參數(shù)。

 

表1：重要電感參數(shù)概括