－此前請(qǐng)您介紹了電感的規(guī)格與特性特征。接下來(lái)請(qǐng)您介紹一下這些特性對(duì)電源電路有怎樣的影響。

好的。首先，先介紹一下作為重要特性而說(shuō)明的直流疊加容許電流和溫度上升容許電流，與降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流是什么關(guān)系。請(qǐng)看下圖。

直流疊加容許電流也被稱為飽和容許電流。即波形圖中藍(lán)色線所示的電感的峰值電流。此前提過(guò)幾次，當(dāng)峰值電流超過(guò)直流疊加容許電流的最大值時(shí)，電感產(chǎn)生磁飽和，電感值減少。電感如果飽和，電感的峰值電流異常變大，導(dǎo)致效率下降或異常工作，甚至可能致使電源IC被破壞。

溫度上升容許電流也可以說(shuō)是流經(jīng)電感的電流和電阻成分帶來(lái)的發(fā)熱的容許值。在波形圖中，紅色所示的輸出DC電流與粉色所示的三角波實(shí)效電流的合計(jì)即為溫度上升容許電流。乘以電感的電阻量即為損耗功率，體現(xiàn)為發(fā)熱。順便提一下，三角波實(shí)效電流為峰值電流的1/√3，這部分成為AC損耗。當(dāng)流過(guò)比溫度上升容許電流大的電流時(shí)，發(fā)熱增加，可能不僅使電感的可靠性下降，還使外圍元器件的可靠性下降。另外，達(dá)到無(wú)法容許的發(fā)熱水平時(shí)，可能引起線纜的絕緣不良，導(dǎo)致燒損。

－能請(qǐng)您再稍微具體介紹一下峰值電流超過(guò)直流疊加容許電流值時(shí)的現(xiàn)象嗎？

有實(shí)際的波形數(shù)據(jù)，請(qǐng)看這個(gè)圖。

這是使用三種特性不同的電感的降壓型轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)。左上為相對(duì)于輸出電流的效率，從圖中可知，負(fù)載為500mA時(shí)沒(méi)有什么差別，但1500mA時(shí)藍(lán)色的電感效率比其他的要低。

左下的波形為相對(duì)于輸出電流的電感值變化，藍(lán)色電感的電感值在負(fù)載超過(guò)1000mA時(shí)急劇下降。也就是說(shuō)該電感達(dá)到飽和狀態(tài)。

右側(cè)為電感電流的波形。右上為負(fù)載500mA時(shí)效率沒(méi)有什么差異的狀態(tài)下的波形，波形無(wú)特殊差異，正常。

右下為負(fù)載1500mA時(shí)的波形，飽和的藍(lán)色電感的波形波動(dòng)明顯，峰值電流也增加。這是飽和導(dǎo)致電感值下降，從而導(dǎo)致峰值電流增加，進(jìn)而電感值進(jìn)一步下降，進(jìn)一步流過(guò)電流的失控狀態(tài)。

－也就是說(shuō)，當(dāng)出現(xiàn)因負(fù)載電流增加導(dǎo)致效率低于預(yù)期的癥狀時(shí)，確認(rèn)電感電流的波形也是方法之一吧。

基本上在DC/DC轉(zhuǎn)換器的評(píng)估階段這是必須的確認(rèn)項(xiàng)目，當(dāng)觀察到類似這樣的波形異常時(shí)，或峰值電流明顯超出計(jì)算值時(shí)，可以懷疑電感的飽和。順便說(shuō)一下，前面提到的鼓套型電感會(huì)急劇飽和，因此具有容易失控的性質(zhì)，而樹(shù)脂型電感的飽和相對(duì)緩和，可以說(shuō)不易引起失控。

－明白了。接下來(lái)是有關(guān)溫度上升容許電流的，能請(qǐng)您詳細(xì)介紹一下電感損耗嗎？

剛才探討了輸出電流的DC電流與電感AC電流的實(shí)效電流、以及電感的電阻?；旧暇褪侨缜八?，應(yīng)該考慮AC電流的AC損耗與DC電流的DC損耗兩方面，但電感的DC電阻Rdc與AC電阻Rac不同，需要同時(shí)考慮到Rac是因頻率而變動(dòng)的。

該圖表示某電感的電阻及阻抗與頻率的關(guān)系。綠線為電阻。Rdc是頻率為零時(shí)的值。與之相比，Rac隨頻率提高而增加，一般開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的開(kāi)關(guān)頻段–幾百kHz到幾兆Hz的Rac為Rdc的幾倍到幾十倍。

－也就是說(shuō)，AC損耗即使電流較小也可產(chǎn)生較大損耗對(duì)吧。而開(kāi)關(guān)頻率高時(shí)更是這樣吧。

的確如此。負(fù)載電流的大小不同，損耗的主體也有很大不同?？磮D更容易理解。

電感的損耗功率如上述公式所示，為DC損耗功率＋AC損耗功率。首先看負(fù)載較輕狀態(tài)，輸出電流小因此DC損耗少，AC成分占主導(dǎo)因而AC損耗占主導(dǎo)地位。相反，負(fù)載較重的狀態(tài)，即輸出電流較大的狀態(tài)下，DC電流占主導(dǎo)。

另外，請(qǐng)看下面的數(shù)據(jù)。這是相同DC/DC轉(zhuǎn)換器電路，使用電感值相同但結(jié)構(gòu)、尺寸、及容許電流不同的電感時(shí)的負(fù)載-效率特性比較，以及各電感的Rac頻率特性。

在負(fù)載較大的區(qū)域，電感的Rdc帶來(lái)的DC損耗占主導(dǎo)地位。而在輕負(fù)載區(qū)域，Rac帶來(lái)的AC損耗占主導(dǎo)地位。在此希望大家關(guān)注的是，根據(jù)電感的種類，Rdc、Rac均有波動(dòng)，尤其Rac的波動(dòng)較大。

從效率圖可以讀取到的是，輕負(fù)載時(shí)的效率差較大，因而Rac差較大。此外，從Rac圖可知，Rac本身存在相當(dāng)大的波動(dòng)?？v軸為對(duì)數(shù)，因此粉色線電感與藍(lán)色線電感相差幾倍。

－通過(guò)您的介紹我明白了AC損耗在低負(fù)載時(shí)占主導(dǎo)地位，不同電感種類的波動(dòng)較大，這會(huì)產(chǎn)生什么問(wèn)題嗎？

例如，像智能手機(jī)一樣待機(jī)狀態(tài)較長(zhǎng)的設(shè)備，其工作時(shí)間多為待機(jī)狀態(tài)，負(fù)載電流即DC電流非常小。也就是說(shuō)，AC損耗處于主導(dǎo)狀態(tài)，電流盡管微小，但也產(chǎn)生相應(yīng)的損耗。那么這類設(shè)備如果使用Rac較大的電感會(huì)怎樣呢？

－待機(jī)時(shí)間變短，電池的壽命可能會(huì)受影響。

是啊！電源是電池，因此應(yīng)該先降低待機(jī)時(shí)的損耗。如果設(shè)計(jì)人員不了解電感的這些特性而選用了Rac較大的電感，則電池驅(qū)動(dòng)的便攜設(shè)備可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的工作時(shí)間。待機(jī)狀態(tài)較長(zhǎng)的電池設(shè)備，Rac小這一點(diǎn)是非常重要的。

－也就是說(shuō)電感選型時(shí)，不僅僅關(guān)注電感損耗導(dǎo)致的發(fā)熱，還要了解損耗因素與特性，這是非常重要的。不過(guò)，您此前介紹的電感的規(guī)格中，出現(xiàn)過(guò)Rdc，但沒(méi)有Rac。

絕大多數(shù)規(guī)格值表中都沒(méi)有Rac這項(xiàng)，相關(guān)官網(wǎng)上也很少有提供這項(xiàng)數(shù)據(jù)的。需要Rac信息時(shí)，請(qǐng)咨詢相關(guān)制造商。

審核編輯：湯梓紅