硬件学习笔记（器件篇）—— 电感（四）
文章目錄
- 電感的三個電流
- 飽和電流Iast
- 溫升電流Irms
- 額定電流
- 總結
- 電感的高頻模型
電感的三個電流
電感電流是電感選型中最重要的參數之一。在閱讀不同廠家的電感手冊時，我們會發現，各個廠家的標注方式各不相同，有的廠家手冊只有一個額定電流。有的廠家會標注兩個，一個是飽和電流，一個是溫升電流。有的廠家會標注飽和電流和溫升電流的典型值和最大值。
飽和電流Iast
飽和電流一般是指相對初始電感值衰減30%（一些廠家是10%，40%）時的偏置電流。
飽和電流為什么會存在呢？因為電感一般都含有磁芯，特別是功率電感，磁芯是存在磁飽和的，什么是磁飽和呢？
由于磁芯材料自身的特性，通過的磁通量是不可以無限增大的，通過一定體積導磁材料的磁通量達到一定數量將不再增加，無論是增加電流或者匝數，這時就是達到了磁飽和。當電流已經使磁芯飽和，再增大電流，也基本不會再使磁通量增加或者說增加很少，等同于空芯電感的增量。因為飽和之后磁芯失去作用，等同于空芯電感。電流增大而磁通量不增加，那么電感阻礙電流變化的作用就沒有了。也就是電感器失去了作用，這時的磁芯完全飽和。
在電流比較小的時候，單位電流產生的磁通量與電流成正比，即磁芯的磁導率為常數。而隨著電流慢慢變大，單位電流所產生的磁通量的增量是下降的，也就是說，隨著電流的增加，磁導率是慢慢下降的，因此，電感的感量也下降，也就有了前面電感飽和時電感值衰減30%的定義。
那么飽和電流到底是有效值還是瞬時值呢？（畢竟用于開關電源中，電感電流是直流上面疊加交流分量，并且交流分量還不小，這個必須搞清楚）
飽和電流可以理解為瞬間值，因為電感的飽和原因是因為磁芯飽和，只要電流達到一定程度，就會使磁芯飽和，而且無論你是什么時候達到。所以在電路設計中，一定不要讓電感的最大電流瞬間值超過其飽和電流。
溫升電流Irms
一般指電感自我溫升溫度不超過40℃時的電流。
我們來看一個順絡的某電感參數。
可以看到，電感的工作溫度范圍是-40℃到+125℃，括號說明包含自我溫升。也就是說，當電路工作環境溫度為85℃時，只要我們的電感電流不超過溫升電流，就沒有問題。（當然，我們會留一些裕量）
那環境溫度小于85℃時，是不是就可以超過額定溫升電流使用呢？
理論上超一點沒有問題，但是不建議。因為會有新的問題。那么超過多少不會出現問題呢？沒有一個定值。并且，因為超過溫升電流后，溫升隨電流增加上升是很快的，近乎指數，所以無論環境溫度是多少，最好都不要使電感電流超過溫升電流。
那么這個溫升電流是有效值還是瞬間值呢？
答案是有效值。溫升電流說的是使溫度上升到一定值的電流大小，這不就是有效值的定義么，其符號rms也說明了這一點
額定電流
額定電流其實就是包含了前面兩個飽和電流和溫升電流。這兩個都叫額定電流，工作時溝通方便，有時籠統說額定電流是多少，其實就是那兩個電流中的小者。
有的廠家的規格書中只標明了一個額定電流，設計時把它當作電流上限，并保留20%-30%的裕量即可。
為什么上圖中，最大值比典型值要小呢？
因為典型值指的是電感生產出來后，電流參數平均是某個值。而設計電路時，我們是要所用的所有電感都能滿足要求，而標注的max值就是廠家站在用戶的角度標注的，只要你的設計不超過這個最大值，那么就ok。也就是所有電感的電流值都比這個max值要大，自然max就比典型值要小了。
總結
1、電感的額定電流，包含飽和電流和溫升電流
2、在電路設計中，電感的最大電流瞬間值不能超過飽和電流，電流有效值 ，也不能超過溫升電流。一般情況下，需要留20%-30%左右的裕量。
電感的高頻模型
為什么叫高頻模型？難道在低頻時不成立嗎？
當然不是，僅僅只是因為在低頻的時候，我們可以把電感當作理想的，因為其分布電容的影響可以忽略。而我們需要知道的是，即使我們在低頻率時也用高頻模型，我們得到的結果也和不適用高頻模型時基本是一樣的。而一件事情如果能選用更簡單的描述，就不會選用更復雜的。所以在低頻時，我們可以把電感當作理想的，因為它更簡單。
電感的高頻模型如下所示。
那么為什么不是以下兩種呢？
我們采用微分的辦法，因為線圈宏觀上看他是一根導線構成，可以看成是無數的△R和△L串聯，是連續的。同時，每一個微分單元本身是一段導線。那么微分單元與單元之間就相當于是電容的兩個極板，即存在電容分量△C。
無數微小的單元串聯在一起，就構成了電感的高頻模型。盡管我們使用的電感是各種各樣的，但是原理都一樣，都可以用高頻模型等效。
那么這個模型有什么用呢？
本文為學習課程“硬件工程師練成之路”的筆記
總結
以上是生活随笔為你收集整理的硬件学习笔记（器件篇）—— 电感（四）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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