工程師常說的電感飽和究竟是怎么回事？

“電感飽和”這個我一直聽到的詞匯竟然是如此陌生——我不知道它到底意味著什么，除了電流彎曲失真，燒壞器件這些表象，在物理上“飽和”到底是什么意思？

感值，耐溫，飽和電流，尺寸，價格，這五個是我們電感選型的基本坐標(biāo)系，當(dāng)然我們還會考慮線圈和磁心的形態(tài)，磁材，安裝焊接方式。選型過程中最惱火的無過于在數(shù)十個電感中找到合適的，卻發(fā)現(xiàn)其中一個參數(shù)不滿足要求，或者僅僅因為發(fā)生概率極低的峰值功率而導(dǎo)致的飽和電流不足而帶來過大的設(shè)計裕量。

感性的秘密

電感之所以呈現(xiàn)感性，即流過電感的電流會滯后于施加在電感上的電流（事實上是滯后 90 度相角），是因為楞次定律。電感就像熊孩子抓住家里的寵物，阻礙寵物的前進(jìn)（電流的變化），你得給熊孩子一些壓力，他先會不大情愿，然后再讓寵物（電流）走一下（我們充分利用了這個不聽話的特性來實現(xiàn)我們扼流 Choke 的目的）；電感又像一個彈簧，當(dāng)你施加壓力的時候，它把一部分能量存在自己體內(nèi)，剩下的一部分能量傳輸出去，當(dāng)彈簧被壓縮到極限時，它沒辦法再存儲更多的能量了，即發(fā)生飽和，所有增加的能量都被悉數(shù)傳遞出去，電感失去了它的滯后作用。

在物理上彈簧這個例子或許更加恰當(dāng)，就像下面這段我在網(wǎng)上找到的教科書般的答案：

電子在原子外層繞著數(shù)層軌道旋轉(zhuǎn)，每一層電子旋轉(zhuǎn)都會依愣次定律產(chǎn)生一微弱的磁場，每一層的磁力不同、方向也不同，但合力為零，沒有磁性。當(dāng)一線圈通電流，同樣的依愣次定律產(chǎn)生一磁場，磁力線穿過磁性材料（鐵心），磁性材料內(nèi)原子的電子旋轉(zhuǎn)軌道開始轉(zhuǎn)向，以抵消線圈產(chǎn)生的磁力線，線圈電流越大，越多磁性材料電子的旋轉(zhuǎn)方向改變，最后所有磁性材料電子旋轉(zhuǎn)方向都相同時，就是磁飽和。

電感磁飽和原因與理論分析

當(dāng)我們在所有電子上都疊加一個共同的旋轉(zhuǎn)方向，就像整齊劃一的軍隊方陣，它的磁力就達(dá)到了最大，不能再增加磁力就被成為飽和。

這種說明足夠形象，可以定性解釋飽和的概念，但是定性并不能讓我滿足，物理的魅力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止在定性分析。

電感飽和的物理意義

當(dāng)我們談?wù)撾姼酗柡偷臅r候，實際上是在談?wù)撹F心飽和——空心的電感永遠(yuǎn)不會飽和。這時候很直觀的問題就是：為什么不使用空心電感呢？

因為磁飽和，鐵磁性材料的磁導(dǎo)率μf 會隨磁場強(qiáng)度增加，上升到一最大值，之后漸漸下降。

用麥克斯韋方程組計算一切！

審核編輯 黃昊宇