電路設(shè)計(jì)必看參數(shù)：電感的三個(gè)電流

電感電流應(yīng)該是電感最重要的參數(shù)了，電路設(shè)計(jì)必然會(huì)關(guān)注這個(gè)參數(shù)。然而，查看眾多的電感規(guī)格書(shū)手冊(cè)，有時(shí)也會(huì)把人搞懵，特別是對(duì)新手而言、為什么呢？

這是因?yàn)楦骷覙?biāo)注電流方式個(gè)不相同，有的廠家就只有一個(gè)額定電流，有的廠家會(huì)標(biāo)兩個(gè)，一個(gè)是飽和電流，一個(gè)是溫升電流。還有的更為詳細(xì)，會(huì)標(biāo)電流的典型值和最大值，但是奇怪的是典型值居然比最大值還大，也是無(wú)語(yǔ)。

為了理解這些內(nèi)容，那我們就來(lái)看看飽和電流，溫升電流，額定電流分別指的是什么吧。

飽和電流 Isat

飽和電流 Isat 一般是指電感值相對(duì)于初始值衰減 30%（一些廠家是 10%，40%）的偏置電流。

飽和電流為什么會(huì)存在呢？

電感一般都含有磁芯，特別是功率電感，磁芯是存在磁飽和的。什么是磁飽和呢？由于磁芯材料自身的特性，其通過(guò)的磁通量是不可以無(wú)限增大的。通過(guò)一定體積導(dǎo)磁材料的磁通量大到一定數(shù)量將不再增加，不管你再增加電流或匝數(shù)，就達(dá)到磁飽和了。當(dāng)電流已經(jīng)使磁芯飽和，再增加電流，也基本不會(huì)再使磁通量增加，或者說(shuō)增加很少，等同于空心電感的增量，因?yàn)轱柡椭蟠判臼プ饔?，等同于空心電感。電流增大，而磁通量不增加，那么電感阻礙電流的作用就沒(méi)有了，也就是說(shuō)電感器失去了作用，這時(shí)的磁芯完全飽和。

當(dāng)然我們并不會(huì)等到電感完全飽和。事實(shí)上，在電流比較小的時(shí)候，單位電流產(chǎn)生的磁通量與電流成正比，這個(gè)意思就說(shuō)磁芯磁導(dǎo)率為常數(shù)。而隨著電流慢慢增大，單位電流的增加產(chǎn)生的磁通量的增量是下降的，也就是說(shuō)隨著電流的增加磁導(dǎo)率是慢慢下降的，因此，電感的感量也下降。所以就有了前面的定義，電感量衰減到 30%（一些廠家是 10%，40%），我們就說(shuō)電感飽和了。

還有個(gè)問(wèn)題，飽和電流到底是有效值還是瞬間值呢？畢竟用于開(kāi)關(guān)電源中，電感電流是直流上面疊加交流分量，并且交流分量還不小，這個(gè)必須得搞清楚。

飽和電流可以理解為瞬間值，因?yàn)殡姼械娘柡偷脑蚴且驗(yàn)榇判撅柡?，只要電流達(dá)到一定值，就會(huì)使磁芯磁飽和，而不論你是什么時(shí)候達(dá)到。所以在電路設(shè)計(jì)中，一定不要讓電感的最大電流值（瞬間值）超過(guò)其飽和電流。

溫升電流 Irms

溫升電流，一般指電感自我溫升溫度不超過(guò) 40℃時(shí)的電流。

曾經(jīng)有人問(wèn)我，這個(gè)溫升電流對(duì)應(yīng)的溫度，指的是電感內(nèi)部的，還是指的外殼？這個(gè)問(wèn)題我也沒(méi)找到答案，不過(guò)應(yīng)該不影響我們進(jìn)行電感選型。

如上圖，是順絡(luò)的某電感參數(shù)，可以看到，電感的工作溫度范圍是 -40 到+125℃，后面括號(hào)說(shuō)明了是包含自我溫升的，所以，當(dāng)電路工作環(huán)境溫度小于 125-40=85℃時(shí)，只要我們電感電流不超過(guò)溫升電流（此時(shí)溫升為 40 度，加上環(huán)境溫度，正好 125 度），那么就沒(méi)有問(wèn)題，當(dāng)然了，我們會(huì)留一些裕量。

估計(jì)又有人問(wèn)了，那我環(huán)境溫度小于 85 度，那是不是就可以超過(guò)額定溫升電流 Irms 使用呢？

理論上超一點(diǎn)沒(méi)有問(wèn)題，但是不建議，因?yàn)闀?huì)有新的問(wèn)題，超多少不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題呢？沒(méi)有一個(gè)定值。并且，因?yàn)槌^(guò) Irms 之后，溫升隨電流增加上升很快的，如下圖示例所示：

這個(gè)曲線是順絡(luò)電感的電流與溫升的關(guān)系，可以看到，曲線類(lèi)似是指數(shù)曲線，在溫升達(dá)到 40 度后，電流只要增加一點(diǎn)點(diǎn)，溫度就升高很多。

所以，建議不管環(huán)境溫度比 85℃低多少，都不要使電感電流超過(guò)溫升電流 Irms，這樣就萬(wàn)無(wú)一失了。

同樣也有一個(gè)問(wèn)題，這個(gè)溫升電流是有效值還是瞬間值呢？

答案是有效值。溫升電流，說(shuō)的是使溫度上升到一定值的電流大小，這不就是有效值的定義么，其符號(hào) rms 也說(shuō)明了這一點(diǎn)。

額定電流 Irat

額定電流其實(shí)就是包含前面 2 個(gè)電流，飽和電流和溫升電流。

我們工作中溝通時(shí)為了方便，說(shuō)額定電流是多少多少，其實(shí)就那兩個(gè)電流中的小者。有些規(guī)格書(shū)中只寫(xiě)了一個(gè)電流，那么設(shè)計(jì)中就把這個(gè)電流當(dāng)作額定電流來(lái)設(shè)計(jì)。

來(lái)到開(kāi)篇的問(wèn)題，為什么最大值比典型值要小？

這是因?yàn)椋湫椭抵傅氖?，電感生產(chǎn)出來(lái)后，這個(gè)電流上限參數(shù)平均是某個(gè)值，這個(gè)值就叫典型值。

而設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們需要所用的所有電感，都能滿(mǎn)足要求，所以不能是典型值。而標(biāo)注的 max 值，廠家是站在用戶(hù)的角度來(lái)說(shuō)的，只要你設(shè)計(jì)不超過(guò)這個(gè)最大值，那么就 OK，所以其實(shí)是所有電感的電流值都比這個(gè) max 值要大，自然 max 值要比平均值 type 要小了。

總結(jié)

1、電感的額定電流，包含飽和電流和溫升電流。

2、在電路設(shè)計(jì)中，電感的最大電流瞬間值不能超過(guò)飽和電流，電流有效值也不能超過(guò)溫升電流。一般情況下，需要留 20%-30%左右的裕量。