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        什么是“飽和電感”!


        來源:電子材料圈     更新:2017-03-11     瀏覽:14520
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        電感可由電導材料盤繞磁芯制成,典型的如銅線,也可把磁芯去掉或者用鐵磁性材料代替。比空氣的磁導率高的芯材料可以把磁場更緊密的約束在電感元件周圍,因而增大了電感。電感有很多種,大多以外層瓷釉線圈(enamel coated wire )環繞鐵素體(ferrite)線軸制成,而有些防護電感把線圈完全置于鐵素體內。一些電感元件的芯可以調節。由此可以改變電感大小。小電感能直接蝕刻在PCB板上,用一種鋪設螺旋軌跡的方法。小值電感也可用以制造晶體管同樣的工藝制造在集成電路中。在這些應用中,鋁互連線被經常用做傳導材料。不管用何種方法,基于實際的約束應用最多的還是一種叫做“旋轉子”的電路,它用一個電容和主動元件表現出與電感元件相同的特性。用于隔高頻的電感元件經常用一根穿過磁柱或磁珠的金屬絲構成。

         

        一個好的飽和電感的設計,對于以飽和電感為基礎的吸收、諧振網絡的影響事關全局。是一個非常重要的元件。而且,是一個需要認真對待、精確設計的元件。

         

        一、飽和電感的作用

         

        飽和電感的作用是在單端變換器中作為無損吸收或者軟開關電路的電感元件使用,以適當的設計參數獲得最佳的吸收或者軟開關效果。如圖所示:

        圖中L2即飽和電感,根據電路的不同,可以在MOSFET的S、D腳任意一端。但一般不要放到續流二極管D1兩端去。這個電感可以是不飽和電感,也可以是飽和電感,還可以是磁珠電感。效果各不相同。單端拓撲包括所有的不隔離直接變換拓撲,飽和電感總是位于其開關器件的某一端。有變壓器或者偶合電感的電路不適合飽和電感的應用,這是由于變壓器或者偶合電感總是存在漏感,而漏感具有與飽和電感顯著不同的特性,其吸收或者軟開關的實現應該圍繞漏感展開。

         

        二、飽和電感的效果

        采用飽和電感,只要參數設計得當,可以達到相當好的、近乎理想的軟開關效果。因此,個人認為,只要采用設計得當的飽和電感無損吸收方式,將使單端拓撲的性能得到一個相當顯著的提升,完全可以與有源軟開關媲美。性能的提升包括開關損耗,開關應力,總效率,可靠性,成本。飽和電感最典型的應用,也是最能帶來明顯效果的應用就是常見的boost結構的PFC電路。與硬開關電路比較,功率器件的損耗可望數倍降低,效率可望整點提高。

         

        三、飽和電感的性質飽和電感作為一個特別的元件,具有三個最主要特性:1電感特性這個電感有明確的初始電感量,這個電感是一個非線性特性非常顯著的電感,隨著電流的增加,電感量減少,一直到0,即進入飽和狀態。飽和狀態的電感為0,這極有利于功率的傳輸,可以獲得高效率。什么電流情況下進入飽和,以何種方式進入,對電路影響甚大,是需要仔細推敲的,是設計的重點。進入飽和狀態前,有一個非常短暫的時間電感是存在的,盡管是非線性的。在退出飽和狀態電流下降的0的過程中,同樣有一個非常短暫的時間電感是存在的,與上述過程相反。這兩個短暫的時間與我們的開關時間ton、toff正好對應。由于這個這個電感的存在,才能使我們能夠實現預期的緩沖、吸收、諧振等功能。由于其電感是非線性的,其暫態過程非常復雜。2損耗特性飽和電感是一個耗能器件,或者說是一個功率器件,主要原因是在開關導通瞬間吸收順態電流的儲能遠比關斷過程殘余電感最終釋放的能量多,大部分能量在飽和或者脫離飽和的過程中消耗掉了,該能量表現為飽和電感的磁損。3高頻電阻特性

        飽和電感實際上是介于理想電感和磁珠電感之間的一種電感,只要參數合適,對EWI抑制效果是明顯的。當然這也可以理解為因為飽和電感在相當程度上實現了軟開關所達到的效果。

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