原則一
電感不飽和(感值下降不超出合理范圍)
H加大時(shí),B值也同時(shí)增加,但H加大到一定程度后,B值的增加就變得越來(lái)越緩慢,直至B值不再變化(u值越來(lái)越小,直至為零),這時(shí)磁性材料便飽和了。通常電路中使用的電感都不希望電感飽和(特殊應(yīng)用除外),其工作曲線應(yīng)在飽和曲線以內(nèi),Hdc稱為直流磁場(chǎng)強(qiáng)度或直流工作點(diǎn)。
對(duì)于儲(chǔ)能濾波電感,由于需要承受一定的直流電流(低頻電流相對(duì)與高頻開關(guān)電流也可視為直流),也就是存在直流工作點(diǎn)Hdc不為零。磁芯需加氣隙才能承受較大的直流磁通,所以該類電感通常選用鐵粉芯做磁芯(有分散氣隙)。
由于磁芯加了分布?xì)庀?,其飽和過程就不是一個(gè)突變而是一個(gè)漸變的過程,所以電感的不飽和問題就轉(zhuǎn)化為電感感值在直流量下的合理下降問題。
對(duì)于PFC、BOOST、BUCK以及DC-DC電感,電感的取值通常由設(shè)計(jì)要求最大紋波電流(RippleCurrent)來(lái)決定(通常設(shè)計(jì)指標(biāo)是最大紋波電流百分比)。
原則二:
電感損耗導(dǎo)致的溫升在允許的范圍內(nèi)(考慮使用壽命)
電感主要由磁芯、線圈組成,所以其溫度要求也由這兩方面的限制構(gòu)成。磁芯(Core):儲(chǔ)能電感的磁芯有鐵粉芯、鐵硅鋁粉芯、鐵氧體等構(gòu)成,目前使用最多的是鐵粉芯。鐵粉芯存在高溫老化導(dǎo)致失效的問題,其失效機(jī)理可解釋如下:鐵粉芯是由鐵磁性粉粒與絕緣介質(zhì)混合壓制而成,絕緣介質(zhì)通常是高分子聚合物-樹脂類構(gòu)成,其在高溫下絕緣性能會(huì)慢慢劣化,鐵磁材料間的電阻會(huì)越來(lái)越小,從而磁芯的渦流損耗越來(lái)越大,大的損耗導(dǎo)致更高的溫升,這樣便形成了正反饋,這稱為熱跑脫效應(yīng)(ThermalRunaway)。鐵粉芯磁芯的壽命便是由熱跑脫效應(yīng)決定的,其與溫度、工作頻率和磁通密度都有關(guān)系。
原則三: