原创 什么是温升电流、RMS电流、饱和电流、额定电流?

2024-3-31 18:16 503 1 1 分类: 电源/新能源
01/ 简介 /
关于开关电源中使用的功率电感,其电流参数最常见的有温升电流、RMS电流、饱和电流、额定电流几个。它们是如何定义的?尤其额定电流是如何定义的?此文,解析...
02/ 温升电流(Temperature Rise Current) /
因为直流电阻DCR(参考“什么是直流电阻(DC Resistance)?”章节内容)的存在,当加载到电感器两端的电流逐渐增加时,更多的功率损耗会使电感器上的温度逐渐升高,当电感器的温度在环境温度(通常为+20℃或+25℃)的基础上升高20℃或40℃时,通过电感器的直流电流大小,称为温升电流(I_TEMP)
由于实际的温度升高取决于电感器的能量损耗,而电感器的能量损耗与电流的有效值有关,所以温升电流又被称为RMS电流(Root Mean Square Current)(I_RMS),二者的概念是基本等同的。
03/ 饱和电流(Saturation Current) /
当加载到电感器两端的电流逐渐增加时,磁芯将逐渐进入饱和状态,电感量将逐渐减小。
饱和电流(I_SAT),是指电感器的电感值衰减 10% 或 20% 或 30% (甚至40%;不同厂商的电感器或者相同厂商不同系列的电感器,参考的电感值衰减量有所不同)时对应通过的直流电流大小。注意,这里“电感值衰减”是在“电感量标称值”基础上衰减的,“电感量标称值”的测量是不需要在电感元件两端加载电流的。
/ 饱和电流参数示例 /
Wurth Elektronik 7447798720(感值7.2 uH,精度±30%,额定电流7.9 A @ ΔT = 40K,饱和电流6 A,DCR典型值11.3 mΩ,DCR最大值12.8 mΩ,自谐振频率典型值31 MHz,绕线式Wirewound,屏蔽Shielded)电感的饱和电流6A就是基于其电感值衰减不大于 10% 测得的

Wurth Elektronik 78439369056(感值5.6uH,精度±20%,额定电流11.5 A @ ΔT = 40K,饱和电流11.1 A / 24.45 A,DCR典型值5.9 mΩ,自谐振频率典型值18 MHz)电感分别给出了基于其电感值衰减不大于 10% 和 30% 两种条件下,对应的饱和电流典型值分别为11.1 A和24.45 A。

Vishay IHLP4040DZER6R8M01(感值6.8 uH,精度±20%,温升电流8 A @ ΔT = 40℃,饱和电流13.5 A,DCR典型值21.2 mΩ,DCR最大值23.3 mΩ,自谐振频率典型值13.5 MHz)电感的饱和电流13.5 A就是基于其电感值衰减接近 20% 测得的

Vishay IHSR6767GZERR22M5A(感值0.22 uH,精度±20%,温升电流100 A @ ΔT = 40℃,温升电流141 A @ ΔT = 80℃,饱和电流107 A / 155 A,DCR典型值0.24 mΩ @ 25℃)电感分别给出了基于其电感值衰减接近 20% 和 30% 两种条件下,对应的饱和电流典型值分别为107 A和155 A。

04/ 额定电流(Rated Current) /
额定电流,指稳态条件下电感元件上能够通过的最大电流(这里的“最大电流”有两种类型,直流电流和RMS电流)。
因为电感元件的线圈具有一定的电阻,通过电流时必然会对应着 I^2×R 功率损耗或发热升温,温度升高到一定程度会导致电感元件工作异常。所以,额定电流就是一定温升变化量(通常为ΔT=40℃)条件下电感元件上允许通过的最大电流。这里,可以认为是狭义的“额定电流1”的概念,等同于“RMS电流”、“温升电流”,与“饱和电流”的概念是并列的。这个狭义的“额定电流1”,适用于大多数“温升电流”小于“饱和电流”的电感元件,如Vishay IHLP4040DZER6R8M01(感值6.8 uH,精度±20%,温升电流8 A @ ΔT=40℃,饱和电流13.5 A,DCR典型值21.2 mΩ,DCR最大值23.3 mΩ,自谐振频率典型值13.5 MHz)。
针对“温升电流”大于“饱和电流”的电感器,如Wurth Elektronik 7447798720(感值7.2 uH,精度±30%,额定电流7.9 A @ ΔT=40K,饱和电流6 A,DCR典型值11.3 mΩ,DCR最大值12.8 mΩ,自谐振频率典型值31 MHz,绕线式Wirewound,屏蔽Shielded),此时可以称之为狭义的“额定电流2”,等同于“饱和电流”。
广义的“额定电流3”,包括“温升电流”和“饱和电流”,哪个参数较小,就等同于哪个参数,如下图1所示的TDK TFM201610系列电感器的额定电流参数,以及图2所示的Murata Electronics DFE201612E系列电感器规格书中对“额定电流 Rated Current”的定义。
图1 TDK TFM201610系列电感器的额定电流参数描述
图2 Murata Electronics DFE201612E系列电感器规格书的参数描述

05/ 小结 /

综上所述,可以这么简单理解:

① 基于“温度上升(Based on temperature rise)”定义的电感电流参数,称为“温升电流”或“RMS电流”。

② 基于“感值变化(Based on inductance change)”定义的电感电流参数,称为“饱和电流”。

③ 针对具体的电感元件,“温升电流”与“饱和电流”哪个参数更小,就将哪个参数视为该电感元件的“额定电流”。


作者: 电源先生, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3863639.html

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