深圳市慈才電子有限公司

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怎樣計算磁環電感的飽和電流

怎樣計算磁環電感的飽和電流

釋出於•₪•:2018年7月13日 作者•₪•:深圳市慈才電子有限公司 點選量•₪•:0

教程針對鐵矽鋁電感╃│▩,其他電感也可觸類旁通;
X寶上賣的大電流鐵矽鋁磁環電感╃│▩,電流大多是虛標的₪•│。標稱電流並不是飽和電流╃│▩,只是根據導線線徑估算出來的電流╃│▩,根本不管磁環的死活₪•│。
其實制約電感電流的**大瓶頸在於磁芯╃│▩,而不是繞線₪•│。而電感的飽和電流並沒有嚴格的界限╃│▩,是可以自己定義的╃│▩,那麼問題來了╃│▩,學…(誤)如何瞭解磁環的飽和電流呢₪•▩·?

首先要理解兩個引數•₪•:安匝數 ╃│▩,電感係數(至於怎麼計算出來的╃│▩,不用去知道)╃│▩,
安匝(A·T) 與磁環的磁場密度大小成正比╃│▩,安匝數越大╃│▩,電感儲存的能量越多╃│▩,電感係數(nH/T^2)╃│▩,代表一個電感的相對電感量╃│▩,同一電感電流越大這個值越小╃│▩,若電流不斷增大╃│▩,電感係數就會**終減小到0╃│▩,這代表電感的**飽和╃│▩,但要注意╃│▩,要使電感**飽和的電流幾乎是無限大╃│▩,所以我們通常說的“飽和”是指“相對飽和”₪•│。隨著電流的增大╃│▩,電感量是一直緩慢下降的╃│▩,不存在階梯狀╃│▩,這就出現了某個電流對應某個感量的情況╃│▩,所以在選擇或製作電感時╃│▩,一定要知道**小感量限制╃│▩,留有餘量(大電流時)╃│▩,打個比方╃│▩,我需要的電感不能小於10uH╃│▩,**大電流10A╃│▩,那麼選取電感的原則就是電流10A下仍然保有10uH的感量╃│▩,如果用大磁環╃│▩,那麼原始電感量可能是12uH╃│▩,但如果是小磁環╃│▩,就可能要用20uH的電感了₪•│。大磁環和小磁環的區別就是繞線數量╃│▩,以及你的應用允許電感量變化的範圍₪•│。

說到這裡╃│▩,問題又了來╃│▩,挖…(誤)

如何計算呢₪•▩·?——————————--------------------------------------------------------
進這個網站•₪•:     鐵矽鋁磁環選型 
看**行╃│▩,前三列是•₪•:外徑╃│▩,內徑╃│▩,高度  我們很容易就能找到自己想看的磁環大小啦(注**面顯示是噴塗前的尺寸╃│▩,比實際小一點)
後面一堆都是磁導率╃│▩,如果不是超過1Mhz的高頻應用╃│▩,我們只需要看125的╃│▩,也就是**後一列╃│▩,點進去╃│▩,以77930A7為例╃│▩,這就是X寶常見的27mm磁環₪•│。

點進去下面的連結╃│▩,彈出一個文件
不用看別的╃│▩,只看**後一個圖

縱軸是電感係數╃│▩,橫軸是安匝數
電感係數相關計算(單位nH)╃│▩,以上面電感為例╃│▩,**大電感係數約157
1╃│▩,由電感量算匝數╃│▩,如需要22uh╃│▩,乘以1000再除以157╃│▩,再開方就是你要的匝數₪•│。
2╃│▩,由匝數推算電感量╃│▩,匝數平方*157/1000就是感量₪•│。
注意•₪•:以上是理想情況╃│▩,或小電流╃│▩,所以電感係數的取值是**大值₪•│。
重點是大電流應用•₪•:
157的電感係數可以說是電流趨近於0才有這麼高╃│▩,哪怕增加一點電流╃│▩,係數就變小了╃│▩,導致電感量減小₪•│。
留意圖上50%和80%兩條線╃│▩,這兩條線就是為了大電流應用而設的▩│✘!
1╃│▩,先以80%線來算╃│▩,對應電感係數126╃│▩,如果需要10uH╃│▩,匝數是10000/126開方≈9
所以繞9砸╃│▩,那麼看看現在能過多少電流•₪•:80% 對應的安匝是87左右╃│▩,87/9得到9.6A
那麼9.6A代表電感飽和了嗎₪•▩·?NO╃│▩,是指電流達到9.6A的時候╃│▩,感量恰好是10uH₪•│。所以╃│▩,如果你的應用允許電感下降到8uH╃│▩,那就請以8uH計算匝數₪•│。如果你的應用不允許電感下降到10uH以下╃│▩,那9.6A就是這個電感的飽和電流╃│▩,所以飽和電流只能是相對而言╃│▩,不同應用就會有不同的界定₪•│。
回到該例子╃│▩,繞了9的匝電感空載感量會是多少呢——9^2*157/1000=12.7uH╃│▩,用儀器測出來的就是這個值₪•│。

2╃│▩,以50%線來算╃│▩,這個值可以**大限度地利用磁芯╃│▩,但要用在對感量不敏感的地方如Buck或Boost╃│▩,千萬別用在諧振上₪•│。
圖中對應係數約79╃│▩,同樣需要10uH的匝數是10000/79開方=11.25╃│▩,這裡出現小數╃│▩,要進還是舍₪•▩·?可以先反向演算一下╃│▩,若繞11匝╃│▩,感量為11^2*79/1000=9.56uH╃│▩,還是能接受的╃│▩,所以定為11匝₪•│。50%對應安匝數為200╃│▩,電流200/11≈18.2A 增大了近兩倍╃│▩,同一個磁環╃│▩,只是匝數不同₪•│。
但是為了大電流╃│▩,我們必須犧牲2樣東西╃│▩,一是初始電感量達到了11^2*157=19uH
二是銅線能不能繞得下╃│▩,受這兩樣制約╃│▩,所以一般不會用比50%更低的係數₪•│。
所以使用磁環時**好看圖計算╃│▩,不同的磁環尺寸有不同的曲線╃│▩,不能一概而論₪•│。

下面看看X寶上那些**的鐵矽鋁環形電感(沒有別的意思╃│▩,我只是個工程師不是賣電感的)
案例1•₪•:標稱 47uH 8A    用的17mm磁環  對應的美磁77120A7

電感係數**大值72╃│▩,47uH需要的匝數是47000/72開方=25.5理論上需26匝 ╃│▩,但X寶只有25匝(真夠省的)₪•│。那麼電流達到8A時電感變成多少了呢╃│▩,8*25=200(安匝)等等▩│✘!圖上沒有200啊臥槽▩│✘!爆表了▩│✘!(摔)要是真上8A電流不**雞才怪啊▩│✘!
我們把電流減半╃│▩,4A電流•₪•:安匝4*25=100 對應的電感係數44╃│▩,那麼感量變為25^2*44/1000=27.5uH  這就是現實▩│✘!4A電流感量就下降了如此之多▩│✘!
假如在應用中電感不得少於40uH╃│▩,反推係數得64╃│▩,對應安匝32╃│▩,電流只有1.28A▩│✘!多麼可憐的電流啊╃│▩,所以這種情況下╃│▩,你應該買68uH或75uH而不是47uH₪•│。
案例2•₪•:標稱68uH 28A  用27mm磁環╃│▩,就是**圖
16uH對應的匝數68000/157開方=20匝   安匝20*28=560又爆表了(摔▩│✘!)取一半14A╃│▩,安匝280▩│✘!臥槽QAQ還是爆表▩│✘!所以說留多少餘量木有底啊~親們還是乖乖計算吧₪•│。
取個50%行了╃│▩,安匝200╃│▩,就是說電流只能到10A₪•│。
這個68uH的電感╃│▩,電流到10A的時候感量已經減小了一半▩│✘!想不**雞都難啊
電感的標稱感量一定是空載測出來的╃│▩,至於留多少餘量╃│▩,算算就知道了~
透過這個圖可以幫助你瞭解電感在不同負載下的電感量變化╃│▩,一般來說╃│▩,對於DC-DC╃│▩,**取50%的線來計算╃│▩,這樣會使電源滿載時發熱量大大減小₪•│。
另外╃│▩,如果不是鐵矽鋁磁環╃│▩,一定要找到對應磁芯的種類╃│▩,網站應該都有₪•│。
PS•₪•:寫這篇之前我看到的都是**複雜的計算╃│▩,列公式列一大堆╃│▩,不要說小白了╃│▩,我有基礎都看不懂╃│▩,直到看到這些圖才恍然大悟╃│▩,分享給DIYer們╃│▩,共同進步吧

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