【導(dǎo)讀】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。
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(xiàn)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(lái)說(shuō)，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(kāi)關(guān)循環(huán)過(guò)程中，通過(guò)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(xiàn)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(lái)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(lái)選擇電感，當(dāng)通過(guò)峰值電流時(shí)，電感可能無(wú)法正常工作。解決此問(wèn)題的方法是尋找有兩種電流額定值的電感，一個(gè)用來(lái)應(yīng)付因峰值電流導(dǎo)致的鐵芯飽和，一個(gè)用來(lái)解決平均電流的發(fā)熱問(wèn)題。
飽和電流
電流通過(guò)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(guò)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(xiàn)圖。可以看到，當(dāng)電感進(jìn)入飽和區(qū)域時(shí)，這條曲線(xiàn)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(xiàn)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(wèn)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(guò)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(guò)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(méi)有超過(guò)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(lái)說(shuō)，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(yǔ)
DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感可以用少數(shù)幾個(gè)參數(shù)來(lái)說(shuō)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(shuō)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
參考
1、Switchers Made Simple,an Expert System for theAutomated Design of DC to DC Converters usingSimple Switcher Power Converters Version 4.1,National Semiconductor.
2、Magnetics for RF,power,filter and dataapplications,p32,Coilcraft Inc, Cary,IL,USA,June2013.
3、Reference Data for Radio Engineers 6th Edition,Howard W. Sams & Co., Inc, Indianapolis, Indiana,USA,1975.
4、McLyman,Colonel William T.,Designing MagneticComponents for High Frequency dc-dc Converters,Kg Magnetics,Inc.San Marino,CA,USA,1993.
