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功率電感功率耗損

2019-06-14 21:57:43

       在交換周期中,因磁芯功率電感磁性能量變化所造成的能源耗損,為導通時(shí)間以磁能方式存入磁芯、以及在關(guān)閉時(shí)由磁芯所提取磁能量間的差異。因此,存入磁芯的總能量為圖二中B-H回路陰影區域乘上磁芯的體積大小。當功率電感電流下降時(shí),磁場(chǎng)強度降低,磁通密度會(huì )循著(zhù)圖二中的不同路徑(依據箭頭的方向)變化,其中大部分的能量會(huì )進(jìn)入負載,儲存能量與發(fā)出能量間的差,就是能量的耗損。磁芯的能量耗損為B-H回路所畫(huà)出的區域乘上磁芯的體積,這個(gè)能量乘以切換頻率就是功率耗損。遲滯耗損依函數而定,對大部分的鐵氧體材料來(lái)說(shuō),n大約位在2.5到3的范圍,但這只有在磁芯沒(méi)有成為飽和狀態(tài)、同時(shí)交換頻率落在規定運作范圍內才有效。圖二中的陰影區域顯示,B-H回路的第一象限為磁通密度的運作區域,因為大部分的升壓式與降壓式轉換器都以正電感電流運作。
      磁芯功率電感的第二個(gè)耗損來(lái)源為渦流電流。渦流電流是磁芯物質(zhì)因磁通量變化所造成的電流,依據愣次定律(Lenz’s Law),磁通量的變化會(huì )帶來(lái)一個(gè)產(chǎn)生與初始磁通量變化方向相反的反向電流;這個(gè)稱(chēng)為渦流的電流,會(huì )流進(jìn)傳導磁芯材料,并造成功率耗損。這也可以由法拉第定律看出。由渦流電流所造成的磁芯功率耗損,正比于磁芯磁通量變化率的平方。由于磁通量變化率直接正比于所加上的電壓,因此渦流電流的功率耗損會(huì )隨著(zhù)所加上電感電壓的平方增加,并直接與它的波寬相關(guān)。相對于遲滯區間耗損,磁芯渦流電流通常會(huì )因磁芯材料的高電阻而低上許多,通常磁芯耗損的資料,會(huì )同時(shí)計入遲滯區間以及磁芯渦流電流的耗損。
      要測量磁芯耗損通常相當困難,因為其包含相當復雜用來(lái)測量磁通密度的測試設置安排、以及對遲滯回路的估算。迄今許多電感器制造商并沒(méi)有提供這方面的資料,不過(guò)卻有部分可以用來(lái)估算出電感器磁芯耗損的一些特性曲線(xiàn),這可以由鐵氧體材料制造商、峰對峰磁通密度與頻率的函數得出。如果知道電感器磁芯所采用的特定鐵氧體材料以及體積大小,那么就可以利用這些曲線(xiàn)有效地估算出磁芯耗損。
      這類(lèi)曲線(xiàn),例如(圖三)中的鐵氧體材料,是以加入雙極磁通量變化信號的正弦波變化電壓的方式取得,當以方波型式(包含更高頻諧波)以及單極磁通量變化,運作進(jìn)行直流對直流轉換器的磁芯耗損估算時(shí),可以使用基礎頻率以及1/2的峰對峰磁通密度進(jìn)行,電感器的體積或重量也能夠經(jīng)過(guò)測量或計算得出。
     功率電感之磁芯的功率耗損
      部分電感器制造商有提供磁芯耗損圖、或者是可以用來(lái)取得更加精確磁芯功率耗損估算的方程式,在部分廠(chǎng)商電感器資料規格書(shū)中,有提供電感器的磁芯耗損方程式。磁芯耗損是由采用常數(K-factors)的方程式提供,因此可以藉由頻率以及峰對峰的電感電流漣波函數,來(lái)計算磁芯耗損。另一方面,廠(chǎng)商也會(huì )以圖形方式,提供許多電感器產(chǎn)品的磁芯耗損。
      貼片電感,是閉合回路的一種屬性。當貼片電感的線(xiàn)圈通過(guò)電流后,貼片電感在線(xiàn)圈中形成磁場(chǎng)感應,感應磁場(chǎng)又會(huì )產(chǎn)生感應電流來(lái)抵制通過(guò)線(xiàn)圈中的電流。貼片電感在電路中起到的作用是在通過(guò)非穩恒電流時(shí)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),而這個(gè)磁場(chǎng)又會(huì )反過(guò)來(lái)影響電流,貼片電感在電源回路中串如電感,電感對直流是直通的,對高頻脈沖是高阻的,所以起到通直流阻交流脈沖的作用。
      電阻用來(lái)控制電路中的電流,電容用來(lái)隔直流通交流, 電感用來(lái)阻高頻通低頻的,另一方面電容和電感都是儲能元件,所以在電路中還有濾波作用。貼片電感在電路中具有阻止交流電通過(guò)而讓直流電順利通過(guò)的特性。電感的特性是通直流、阻交流,頻率越高,線(xiàn)圈阻抗越大。電感器在電路中經(jīng)常和電容一起工作
      電感線(xiàn)圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線(xiàn)圈有與力學(xué)中的慣性相類(lèi)似的特性,在電學(xué)上取名為"自感應",貼片電感在低頻時(shí),電感一般呈現電感特性,既只起蓄能,濾高頻的特性,但在高頻時(shí),它的阻抗特性表現的很明顯。有耗能發(fā)熱,感性效應降低等現象。不同的電感的高頻特性都不一樣。