讀懂電感的規(guī)格與等效電路

－關(guān)于“最適合開關(guān)電源的電容器與電感”，此前就電容器談了很多，接下來請您談一談電感。
我想電感是構(gòu)建開關(guān)電源的重要元器件之一。然而，聽說包括電感在內(nèi)的磁性元器件很難弄懂。

的確，不擅長磁性元器件的人不在少數(shù)。盡管如此，直到如今開關(guān)電源也是必須項目，是無法避開的。接下來，為加深大家對電感的理解，我將回答一些問題。

－那么，應該掌握的切入點是什么？

首先想介紹一下電感規(guī)格的讀法，雖然這是很基本的知識。最先想說的是，即使是同一規(guī)格項目，規(guī)定該項目的條件也因產(chǎn)品和制造商而異，這種情況很普遍。同樣，比如針對同一規(guī)格項目，某制造商保證了最大值(Max.)和最小值（Min.），而另一制造商則僅提出Typical值（typ/代表值/標準值），類似這類情況混雜存在。因此，在電感選型和與類似品的比較探討時需要注意。

－也就是說，需要仔細確認規(guī)定條件對嗎？

的確如此。請不要忘記這一點，就是僅按提供的數(shù)值進行比較的話，有時可能帶來嚴重后果。接下來我們來具體看一看。下表是我公司產(chǎn)品目錄的摘錄。

標稱電感值當然是必須項目。測量頻率如最后一列所示為100kHz，容許差為±30%。

自身諧振頻率是作為電感進行工作的極限頻率。在這里保證了最小值。表示在不超出所記載最低限度的頻率范圍內(nèi)正常工作。

直流電阻是卷線電阻居主的電阻，這里作為條件標明有±20%容許差。

額定電流是需要仔細確認條件的項目之一。其中一項規(guī)定了直流疊加容許電流，該電感的情況下，表示直流疊加的電感值為-30%的電流值的最大值。不同的制造商/產(chǎn)品，其條件也不同（-10%～-30%）。

作為另一個額定電流，規(guī)定了溫度上升容許電流。規(guī)定了施加直流電流時的溫度上升達40℃的電流值的最大值，該項條件也因制造商/產(chǎn)品而不同（20℃～40℃）。

關(guān)于額定電流，還有一點需要注意。并非每個制造商/每種產(chǎn)品都提供直流疊加容許電流和溫度上升容許電流這兩項。一般來說，僅提供其中一項時，可以認為從額定角度規(guī)定了其中較小的一項，為了保險起見還是向制造商確認一下比較好。

由于額定電流是重要的項目，因此我再稍微詳細說明一下。下圖是表示直流疊加和溫度上升特性與最大值、typ值、余量的關(guān)系的圖。

以直流疊加容許電流為例進行說明。溫度上升容許電流的思路也是相同的。該例中的直流疊加容許電流是作為使直流電流增加、電感值為-30%、即降低30%時的電流規(guī)定的。不僅局限于電感，產(chǎn)品個體間一定會存在值的波動。typ值就是其中一個代表性的值。保證值是規(guī)定所容許的最大值及/或最小值的值。因此，是對typ值具有余量的值。進行實測的話，多數(shù)值是接近typ值的，但其中也包括接近最大值、最小值的個體。

確認typ與最大值/最小值，即可清楚余量有多少。此外，對特性與規(guī)定條件進行對比整理，可以看出來是在寬松條件下的規(guī)定還是在嚴格條件下的規(guī)定。

－順便問一下，為什么各產(chǎn)品或制造商間對同一特性的規(guī)定條件會有不同？

原因不能一概而論，我想主要是對于應用電路的性能要求和安全確保等，什么樣的條件最合適，各制造商的考量不同。當然，還涉及到對產(chǎn)品的性能、特性、品質(zhì)、可靠性的級別定位、以及價格等條件。

－其他還有什么需要作為切入點進行確認的嗎？

除規(guī)格理解外，為了解電感的基本特性，還需要知道等效電路與各成分。講電容器時，介紹過ESR和ESL等寄生成分及其影響，電感同樣也有寄生成分。

使用等效電路進行說明。Rdc主要是卷線的直流電阻，也被稱為“銅損”。這是與電感串聯(lián)的成分。Rac主要是鐵芯材料的損耗，也被稱為“鐵損”。如電容與電阻所表示的，具有頻率特性。頻率高則阻抗下降，損耗增加。絕緣電阻是對應于泄漏電流的直流電阻。電容是由于卷線被聚氨酯等薄膜絕緣，因此卷線與夾著絕緣物的導體、即電容器的構(gòu)造相同而產(chǎn)生的。該線間電容是主要電容，對諧振點有很大影響。

Q是表示電感性能的指標。用R（Rac）除X（= ωL）的值表示對于頻率有多少損耗。由公式可知，當R（Rac/鐵損）小時Q變大。

通過頻率與電阻/阻抗的圖表來表示電感的基本特性。這是6mm見方、高度2mm的4.7μF電感例。紅線為Rac/鐵損。藍線為阻抗，綠線為X（ωL）。

如前所述，由于具有電容，因此有諧振點。綠線X在諧振點之后的頻率表示電容器主體的特性，頻率越高阻抗越低。Rac隨頻率上升而增加。Rdc為直流（零Hz）時的Rac。

這是某電感的特性，而電感的材料和結(jié)構(gòu)不同，這些寄生成分也會發(fā)生變化。

－那么我們暫時先掌握這些基礎(chǔ)。接下來將介紹電源用的電感種類。
審核編輯：湯梓紅