电感

时间：2022-08-27 05:30:00 电感应该如何存放空心电感能够产生多高磁场强度影响电感的不良因素若不能使用电感 26b环形电感 1200uh电感

磁芯

磁芯相当于电容器的中间绝缘介质。磁芯决定了电感的许多特性。例如，我们都知道，
①电感线圈里面加个磁芯，电感值会增大很多，这是为什么呢？
②电感有饱和电流，那么为什么电感饱和呢？
③什么是磁滞回线？
④什么是磁导率？
首先，物质的磁性是如何产生的。所有物质的磁性都是由电流产生的，永久磁铁的磁性是由分子电流产生的。所谓的分子电流是由磁性材料原子中的电子围绕原子核旋转形成的。
在这里插入图片描述
电子运动形成一个小磁铁，它们在晶格中排列在一个方向，形成一个小磁区，即磁类。磁铁中的磁类整体排列有方向，所以我们在宏观上看到磁铁是磁性的。我们使用的磁芯通常是软磁铁，如果没有磁化，磁性类别是无序的，所以外部不显示磁性。

磁芯如何增加电感值？

为什么在电感线圈中加入磁芯会增加很多电感值？
当线圈没有磁芯时，根据电一定的电流。根据电磁原理，磁场会穿过线圈。假设此时产生的磁场强度为 H。

如果此时线圈中有磁芯，磁芯中的一些磁类会在磁场强度下 H 在有序排列的作用下，这些磁类会产生与原磁场方向相同的磁场，并进行比较 H 大得多，所以总磁场会增加很多，两者叠加后的磁场强度称为 B。

有一个参数，称为磁导率μ，B=μH。前面的解释是为了便于理解。

事实上μ严格的定义是这样的。在相同的条件下，铁磁介质生的磁感应强度远大于空气介质。为了表示这一特性，使用不同的磁介质系数μ来考虑， μ称为介质磁导率，表示物质的导磁性。介质中， μ介质中磁感应强度越大， B 就越大。

为什么电感有饱和电流

正如前面所说，由于磁芯类的有序排列，电流产生的磁场得到了极大的加强。电流越大，磁分类越有序，磁场越大，通过线圈的磁通量越大，流成正比。电感定义是线圈的自感系数，等于磁通量与电流的比值，所以在正常情况下，电感 L 为常量。当电流达到一定程度时，磁芯中的所有磁类都有序排列。即使电流增加，也没有多余的磁类可以有序排列以增加磁场。因此，磁场强度基本上没有增加。此时，我们说电感饱和，电流增加，磁通量不再增加，电感值等于磁通除以电流，因此电感值下降。通常，饱和电流通常定义为电感值相对于初始值下降对应的电流值为30%。

B-H理解磁滞回线

横坐标是磁场强度 H，纵坐标是磁感应强度 B，很难从字面上理解它们之间的区别。磁场强度 H 通常是通电电流产生的，所以可以理解为通电线圈本身产生的磁场强度，没有任何介质材料。而 B 填充磁性材料是总磁感应强度。H 主要与电流大小有关， B 与磁性材料有关。B-H 磁滞回线描述了磁性材料反复磁化的特性。

我们先看 OS 这一段，磁性材料如果先前没有磁化过，那么初始磁性为 0，就在 O 此时，如果磁化并增加点 H，然后沿曲线到达 S 点，S 点，完全磁饱和。如果此时减少 H 到 0，不会回来 O 点，只会回来 Br 点，Br 这是因为一些磁类刚性偏转。理论上，由于剩磁的存在，磁性材料再也回不去了 O 点，除非加热到室内温度。这种磁化曲线与退磁曲线不一致，B 的改变滞后 H 磁滞现象称为磁滞现象。

到达 Br 之后，继续施加反向磁场到达 -Hc 处，此时 B 才能为 0。Hc 也叫矫顽磁力。意义就是，由于磁滞现象，要使磁介质中的 B 为需要一定的反向磁场强度。

继续增加反向磁场，到达 -Hs 此时发生反向磁饱和。如果此时将反向磁场降低到 0，就会到 -Br 点，然后增加正磁场 Hc 点，继续增加会议 S 点。这是一条完整的磁滞回线。

这个磁滞回线有什么用？

很容易想到，永磁体就是那种剩磁 Br 较大的属于硬磁材料。

而且我们使用的电感，磁芯应该是软磁材料，剩磁比较小。为什么呢？可以理解，我们理想的电感是储能元件。当有电流时储存能量，当没有电流时释放能量。它不消耗能量，这种能量是磁场能。而实际的磁芯，电流过时，产生磁场，有磁场能，然后电流变成 0.由于磁滞现象，磁芯会有剩磁，也就是说，磁芯不能全部返回磁场，留下部分，这部分实际上是磁芯的磁滞损失。因此，磁滞越大，损失越大。为了减少损失，电感磁芯自然选择软磁铁材料。

另外，我们可以推断，电流达到一定值后，电感会随着电流的增加而减小。因为 B=uH，所以磁导率 u 是曲线的斜率。可见整个曲线类似 S 电流比较小时， H 与 B 基本上是线性的，磁导率 u 基本不变，那么电感感量也不变。当电流相对较大时，H 与 B 是非线性的，斜率逐渐降低，也就是说 u 如果逐渐变小，电感的感量也会逐渐变小。相信在这里，你就能明白为什么电感和电流的曲线在电感规格手册中是这样的。

本节转自：https://www.eefocus.com/component/473173

气隙

气隙是什么？

磁芯的气隙是指由空气组成的部分磁路，因此称为空气间隙，称为气隙。 EI 型磁芯，E 和 I 总有缝隙，磁路有缝隙。圆形磁环中间有一个间隙，间隙是气隙。

气隙有什么用？

①气隙可降低磁导率

②增加饱和电流

③增加储存能量的能力

④剩磁也可以减少

为什么会有这样的效果？

下面从微观的角度来解释这些功能的原因

现在有一个圆形磁环，我们绕着线圈，通过电流使磁芯饱和。正好饱和，说明里面所有的磁类都有序排列。

此时，在磁环上打开气隙，去除部分磁芯，然后去除这部分磁芯。原来，气隙处的磁性类别排列有序，相当于一个小磁铁。因此，它对气隙旁边的磁性类别的有序排列具有积极的作用力。现在它被删除了，因此作用力消失了。气隙旁边的磁性类别最初可以有序排列，现在正向力较小，所有不能有序排列，磁性较小，进一步导致气隙旁边的磁性类别也较小，没有全部有序排列，所以一个接一个，整个磁芯的磁性类别没有有序排列。因此，打开气隙的磁环没有磁饱和（因为饱和表明所有磁类都有序排列）。

为了使磁性类别再次有序排列，我们必须通过更大的电流，直到

因此，可以看出，气隙增加，饱和电流增加。总的来说，磁性类别的总有序排列较少，因此产生的磁通量也较小，即磁导率较小。也可以看出，气隙的增加，总的来说，削弱了磁性类别之间的积极相互作用力，所以当没有电流时，剩余的磁性变小了。

假设没有间隙，完全磁饱和对应的磁场强度是 Bm，那么，增加气隙后，增加电流，使磁环的所有磁类再次饱和。磁场强度应该是多少？让我们想象一下，磁环中的所有磁类都排列在饱和电流中，即此时最难偏转的磁类只是偏转。无论我们是否添加气隙，如果是最困难的磁类发生偏转，所以它所在的地方的磁场强度就是 Bm。所以加了气隙之后，饱和时的磁场强度还是 Bm，相对于之前没有变化。

磁场能量密度为单位体积所包含的磁场能，其公式为 B 的平方除以 2μ，磁芯的储能（可以认为Bm）不变。而气隙处的磁导率μ变成了空气，空气的磁导率一般只有磁环材料的几十分之一到几千分之一，因此，在气隙处的储能密度提升了成百上千倍。

因此，气隙增大了存储能量的能力。

那么气隙是越大越好吗？显然也不是的，因为气隙最大的时候就是没有磁环，也就是空芯电感，理论上空芯电感永不饱和，储能没有上限，只要电流够大。而实际中我们的电流总是有上限的，太大导线也承载不了。

事实上，我们说气隙增大了储能上限，说的是在各自都饱和情况下的储能。而在都不饱和的情况下，通上相同的电流，不加气隙的储能更高，因为能量密度公式等于二分之一的μ乘以 H 的平方，相同电流时，H 相同，而不加气隙时磁导率更高。气隙太大，会因为磁导率太低，所以电感感量很难做上去，所以我们需要选择合适的气隙大小。（不加气隙爆发力强，加了气隙耐力强）

合适的气隙大小

那么，什么是合适的气隙大小呢？

在电路设计中，输入输出电流的最大值，还有电感值通常是确定的。所以我们在保证通以最大电流时，电感磁芯不发生饱和，因此气隙不能太小，否则很容易饱和。同时考虑成本、体积等因素，又要尽量减小气隙，这样才能以更小的体积实现更大的感量，两者综合的结果，就是一个合适的气隙大小。当然，这只是从会不会磁饱和这一方面来考虑，实际中则更为复杂，需要考虑材料类型，温度，损耗，漏感等等各个方面。

磁滞回线的变化
我们来看下加气隙之后，磁滞回线的变化，这会使我们进一步理解加气隙的影响。

横轴是电流产生的磁场 H，纵轴是加磁性磁性材料后总的磁感应强度 B。我们依次来看不加气隙，小气隙，大气隙，以及空芯的磁滞回线。完全磁饱时磁感应强度都为 Bm，磁滞在没有气隙的时候最大。因为磁场 H 主要与电流相关，所以横轴也可以看作是电流的大小，饱和电流随着气隙的增大而增大。（H和电感量是什么关系？）

储能密度为二分之一的 BH，储能大小为所形成矩形面积的一半，所以都饱和时，储能随着气隙的增大而增大。

而在都不饱和，通上相同的电流时，反而是没有气隙时的储能最大。

总结一下
1、气隙可以减小磁导率

2、气隙可以增大饱和电流

3、气隙可以增大储能上限

4、气隙可以减小剩磁

5、设计需要选择合适的气隙大小

本节转自：https://www.eefocus.com/component/473763

寄生电感

任意取一个曲面，如果里面通过的磁感线数量发生变化，那么会在这个曲面感生出电场。

知道了这些，那么上面那个问题（产生的电场是环形电场的，怎么到这了变成了沿着导线了方向了呢）就容易明白了，理解过程如下图。

我们在通电导线上面和下面对称选两个面，假如电流在曲面 1 产生的磁场向上，那么在曲面 2 产生的磁场方向就是向下的，两者是相反的。如果电流减小，那么磁场 B 会减小，产生的环形电场如黄色线圈，两个曲面的磁场方向不同，所以产生的环形电场是一个顺时针，一个逆时针。两个环形电场在导线上的叠加，电场方向就是沿导线向右的，也说明了此时是阻止电流变小的。
总得来说，一段导线上如果有电流变化，那么会自己产生感应电动势阻止电流的变化，这不就是电感么。

三个电流

饱和电流Isat

饱和电流Isat一般是指电感值相对于初始值衰减30%（一些厂家是10%，40%）的偏置电流。
饱和电流为什么会存在呢？
电感一般都含有磁芯，特别是功率电感，磁芯是存在磁饱和的。什么是磁饱和呢？由于磁芯材料自身的特性，其通过的磁通量是不可以无限增大的。通过一定体积导磁材料的磁通量大到一定数量将不再增加，不管你再增加电流或匝数，就达到磁饱和了。当电流已经使磁芯饱和，再增加电流，也基本不会再使磁通量增加，或者说增加很少，等同于空心电感的增量，因为饱和之后磁芯失去作用，等同于空心电感。电流增大，而磁通量不增加，那么电感阻碍电流的作用就没有了，也就是说电感器失去了作用，这时的磁芯完全饱和。

当然我们并不会等到电感完全饱和。事实上，在电流比较小的时候，单位电流产生的磁通量与电流成正比，这个意思就说磁芯磁导率为常数。而随着电流慢慢增大，单位电流的增加产生的磁通量的增量是下降的，也就是说随着电流的增加磁导率是慢慢下降的，因此，电感的感量也下降。所以就有了前面的定义，电感量衰减到30%（一些厂家是10%，40%），我们就说电感饱和了。
还有个问题，饱和电流到底是有效值还是瞬间值呢？毕竟用于开关电源中，电感电流是直流上面叠加交流分量，并且交流分量还不小，这个必须得搞清楚。
饱和电流可以理解为瞬间值，因为电感的饱和的原因是因为磁芯饱和，只要电流达到一定值，就会使磁芯磁饱和，而不论你是什么时候达到。所以在电路设计中，一定不要让电感的最大电流值（瞬间值）超过其饱和电流。

温升电流Irms

温升电流，一般指电感自我温升温度不超过40℃时的电流。
曾经有人问我，这个温升电流对应的温度，指的是电感内部的，还是指的外壳？这个问题我也没找到答案，不过应该不影响我们进行电感选型。

如上图，是顺络的某电感参数，可以看到，电感的工作温度范围是-40到+125℃，后面括号说明了是包含自我温升的，所以，当电路工作环境温度小于125-40=85℃时，只要我们电感电流不超过温升电流（此时温升为40度，加上环境温度，正好125度），那么就没有问题，当然了，我们会留一些裕量。
估计又有人问了，那我环境温度小于85度，那是不是就可以超过额定温升电流Irms使用呢？
理论上超一点没有问题，但是不建议，因为会有新的问题，超多少不会出现问题呢？没有一个定值。并且，因为超过Irms之后，温升随电流增加上升很快的，如下图示例所示：

这个曲线是顺络电感的电流与温升的关系，可以看到，曲线类似是指数曲线，在温升达到40度后，电流只要增加一点点，温度就升高很多。
所以，建议不管环境温度比85℃低多少，都不要使电感电流超过温升电流Irms，这样就万无一失了。
同样也有一个问题，这个温升电流是有效值还是瞬间值呢？
答案是有效值。温升电流，说的是使温度上升到一定值的电流大小，这不就是有效值的定义么，其符号rms也说明了这一点。