電感電壓應(yīng)當(dāng)是電感最重要的參數(shù)了,電路設(shè)計(jì)必然會(huì)關(guān)注這個(gè)參數(shù)。但是,查看諸多的電感尺寸書指南,有時(shí)也會(huì)把人搞懵,非常是對(duì)菜鳥而言、為什么呢?
這是由于各家標(biāo)明電壓方法個(gè)不相同,有的廠家就只有一個(gè)額定電壓,有的廠家會(huì)標(biāo)兩個(gè),一個(gè)是飽和電壓,一個(gè)是溫升電壓。還有的更為詳盡,會(huì)標(biāo)電壓的典型值和最大值,而且奇怪的是典型值竟然比最大值還大,也是無(wú)語(yǔ)。
為了理解那些內(nèi)容,那我們就來(lái)瞧瞧飽和電壓,溫升電壓,額定電壓分別指的是哪些吧。
飽和電壓Isat
飽和電壓Isat通常是指電感值相對(duì)于初始值衰減30%(一些廠家是10%,40%)的偏置電壓。
飽和電壓為何會(huì)存在呢?
電感通常都富含磁芯,非常是功率電感,磁芯是存在磁飽和的。哪些是磁飽和呢?因?yàn)榇判静牧献陨淼奶攸c(diǎn),其通過(guò)的磁路量是不可以無(wú)限減小的。通過(guò)一定容積導(dǎo)磁材料的磁路量大到一定數(shù)目將不再降低,不管你再降低電壓或阻值,就達(dá)到磁飽和了。當(dāng)電壓早已使磁芯飽和,再降低電壓,也基本不會(huì)再使磁路量降低,或則說(shuō)降低極少,等同于空心電感的增量,由于飽和以后磁芯喪失作用,等同于空心電感。電壓減小,而磁路量不降低,這么電感制約電壓的作用就沒有了電功率三個(gè)公式增大電流,也就是說(shuō)電感器喪失了作用,這時(shí)的磁芯完全飽和。
其實(shí)我們并不會(huì)等到電感完全飽和。事實(shí)上,在電壓比較小的時(shí)侯,單位電壓形成的磁路量與電壓成反比,這個(gè)意思就說(shuō)磁芯磁導(dǎo)率為常數(shù)。而隨著電壓漸漸減小,單位電壓的降低形成的鐵損量的增量是增長(zhǎng)的,也就是說(shuō)隨著電壓的降低磁導(dǎo)率是漸漸增長(zhǎng)的,因而,電感的感量也增長(zhǎng)。所以就有了后面的定義,電感量衰減到30%(一些廠家是10%,40%),我們就說(shuō)電感飽和了。
還有個(gè)問(wèn)題,飽和電壓究竟是有效值還是頓時(shí)值呢?雖然用于開關(guān)電源中,電感電壓是直流里面疊加交流份量,但是交流份量還不小,這個(gè)必須得厘清楚。
飽和電壓可以理解為頓時(shí)值,由于電感的飽和的緣由是由于磁芯飽和,只要電壓達(dá)到一定值,都會(huì)使磁芯磁飽和,而不論你是哪些時(shí)侯達(dá)到。所以在電路設(shè)計(jì)中,一定不要讓電感的最大電壓值(頓時(shí)值)超過(guò)其飽和電壓。
溫升電壓Irms
溫升電壓,通常指電感自我溫升溫度不超過(guò)40℃時(shí)的電壓。
以前有人問(wèn)我,這個(gè)溫升電壓對(duì)應(yīng)的氣溫,指的是電感內(nèi)部的,還是指的殼體?這個(gè)問(wèn)題我也沒找到答案,不過(guò)應(yīng)當(dāng)不影響我們進(jìn)行電感選型。
如上圖,是順絡(luò)的某電感參數(shù),可以看見,電感的工作氣溫范圍是-40到+125℃,前面括弧說(shuō)明了是包含自我溫升的,所以,當(dāng)電路工作環(huán)境濕度大于125-40=85℃時(shí),只要我們電感電壓不超過(guò)溫升電壓(此時(shí)溫升為40度,加帶環(huán)境體溫,剛好125度),這么就沒有問(wèn)題,其實(shí)了,我們會(huì)留一些裕量。
恐怕又有人問(wèn)了,那我環(huán)境濕度大于85度,那是不是就可以超過(guò)額定溫升電壓Irms使用呢?
理論上超一點(diǎn)沒有問(wèn)題,并且不建議,由于會(huì)有新的問(wèn)題,超多少不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題呢?沒有一個(gè)定值。而且,由于超過(guò)Irms以后,溫升隨電壓降低上升很快的,如右圖示例所示:
這個(gè)曲線是順絡(luò)電感的電壓與溫升的關(guān)系,可以看見,曲線類似是指數(shù)曲線,在溫升達(dá)到40度后,電壓只要降低一點(diǎn)點(diǎn),氣溫就下降好多。
所以,建議不管環(huán)境濕度比85℃低多少,都不要使電感電壓超過(guò)溫升電壓Irms,這樣就萬(wàn)無(wú)一失了。
同樣也有一個(gè)問(wèn)題,這個(gè)溫升電壓是有效值還是頓時(shí)值呢?
答案是有效值。溫升電壓,說(shuō)的是使氣溫上升到一定值的電壓大小,這不就是有效值的定義么,其符號(hào)rms也說(shuō)明了這一點(diǎn)。
額定電壓Irat
額定電壓雖然就是包含上面2個(gè)電壓,飽和電壓和溫升電壓。
我們工作中溝通時(shí)為了便捷,說(shuō)額定電壓是多少多少,雖然就那兩個(gè)電壓中的小者。有些尺寸書中只寫了一個(gè)電壓,這么設(shè)計(jì)中就把這個(gè)電壓當(dāng)成額定電壓來(lái)設(shè)計(jì)。
來(lái)到開篇的問(wèn)題,為何最大值比典型值要小?
這是由于,典型值指的是,電感生產(chǎn)下來(lái)后,這個(gè)電壓上限參數(shù)平均是某個(gè)值,這個(gè)值就叫典型值。
而設(shè)計(jì)電路時(shí)電功率三個(gè)公式增大電流,我們須要所用的所有電感,都能滿足要求,所以不能是典型值。而標(biāo)明的max值,廠家是站在用戶的角度來(lái)說(shuō)的,只要你設(shè)計(jì)不超過(guò)這個(gè)最大值,這么就OK,所以雖然是所有電感的電壓值都比這個(gè)max值要大,自然max值要比平均值type要小了。
總結(jié)
1、電感的額定電壓,包含飽和電壓和溫升電壓。
2、在電路設(shè)計(jì)中,電感的最大電壓頓時(shí)值不能超過(guò)飽和電壓,電壓有效值也不能超過(guò)溫升電壓。通常情況下,須要留20%-30%左右的裕量。