功率电感温升电流参数的运用

ENJOLE

上次讲述了示波器测试电感饱和电流和电感值，内容详见：

示波器测试电感饱和电流和电感值 - 硬件设计讨论 - EDA365电子论坛网

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这样可以用示波器简单测试饱和电流值，但并不代表我们设计不超过饱和电流的应用就可以高枕无忧了，今天我们讨论下功率电感的另外一个重要参数，温升电流Irms 。这个缩写很容易误导工程师，以为是电流的有效值（事实上有很多文章这么认为），实际上，Irms只是温升电流的缩写，不能完全从字面意义上去理解，我们先了解下温升电流的定义：

Irms温升电流：业界大部分厂家一般认为是电感产品自我温升温度不超过40度时的电流。也有厂家会分别给出温升20度和40度各自的温升电流值，甚至还给出对应的温升曲线。电感品牌良友温升电流的规定：在电感两端施加电流，电感产品表面自我温升温度40度时的电流值规定为温升电流。

举例良友电感LY0850H-R68M规格书中提供了温升电流和饱和电流的曲线:

以上两个曲线是独立的，看起来是没有任何关联，为了更好的使用电感，其实最好需要了解温度-电感值曲线。由于无法预知用户的散热环境，故厂家是单个电感测试验证得到的温升曲线，没有考虑散热环境。下面我们讨论温升电流值在实际运用中有什么参考意义，为啥厂家没有提供温度-电感值的变化曲线。

讨论温升电流前，我们先来了解下电感的发热从哪里来的？和什么因素有关。道理其实很简单，根据能量守恒定律，所有的器件如果有电流经过，就会消耗能量，我们称作耗散功率，耗散功率都通过发热形式耗散出去，若器件散热能力有限，会使器件温度超过工作范围，使得器件可靠性降低直至无法正常工作。

耗散功耗P=I*I*R

l  在这里I电流值在我们应用中，由负载决定，是无法改变的，故可以当作常数。

l  R等效电阻R=Ri+jωL,是电感的DCR和等效感抗之和，是在负载一定条件下，发热影响的变量因子，包含DCR，开关频率，电感值三个参数。

电感值的推导公式L=μ×Ae*N2/lm

l  其中：L表示电感量、μ表示磁芯的磁导率、Ae表示磁芯的截面积、N表示线圈的匝数、lm表示磁芯的磁路长度。

根据以上公式我们可以得出，如果要降低耗散功率，可以从两方面去考虑：

选择DCR较小的电感。

适当选择降低开关频率和电感值。

电感值在发热下是否有变化呢？我们还要讨论电感值是否受温度的影响，其实不用考虑，答案是Yes ，通过电感的推导公式L=μ×Ae*N2/lm中观察，磁导率μ是唯一受温度影响的参数。但是磁导率的计算非常复杂，温度变化曲线又是非线性的，受到磁材料，电感结构等因素影响，我们不一一定量讨论，我们只关注变化量是否对我们评估有影响（有兴趣可以参考百度磁导率_百度百科 (baidu.com)），笔者评估的结论是影响不大，为了验证温度对电感的影响，笔者测试了具体一个电感：

测试设备：

LCR电桥：Tonghui TH2817

测试板：伊卓乐自制，热风枪

测试电感：品牌：良友 ，LYCD5845-100M

加热前测试电感值：11.722uH

加热电感温度达到85℃后电感测试值：11.829uH

测试电感温度升高后，电感值从11.722uH升到11.829uH，该变化几乎可以忽略不计。

测试结论：在工作温度范围内，温度升高对电感值不敏感，可以忽略。

以上总结：

l  温升电流和饱和电流独立参数，温升电流值可以提供参考，但不是绝对的。

l  温升电流取决于自身设计时候的散热环境，设计散热良好，可以提高温升电流的幅值，需要实际项目中测试电感温度来评估，不超过整机温升控制。

l  设计中尽量选择较低DCR和品牌电感（磁材料），降低开关频率，电感值（但要符合设计要求），可以有效降低耗散功率，对发热有一定改善。

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