【经验】读懂电感规格与等效电路在开关电源起到的重要作用

时间： 2018-11-19 来源：ROHM

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电感是构建开关电源的重要元器件之一。然而，包括电感在内的磁性元器件很难弄懂。不擅长磁性元器件的人不在少数。尽管如此，直到如今开关电源也是必须项目，是无法避开的。接下来，本文以ROHM推出的电感为例加深大家对电感理解而展开详细的探讨。

首先介绍一下ROHM推出的电感规格的读法，虽然这是很基本的知识。最先想说的是，即使是同一规格项目，规定该项目的条件也因产品和制造商而异，这种情况很普遍。同样，比如针对同一规格项目，某制造商保证了最大值(Max.)和最小值（Min.），而另一制造商则仅提出Typical值（typ/代表值/标准值），类似这类情况混杂存在。因此，在电感选型和与类似品的比较探讨时需要注意。

需要仔细确认规定条件。请不要忘记这一点，就是仅按提供的数值进行比较的话，有时可能带来严重后果。接下来我们来具体看一看。下表是ROHM公司产品目录的摘录。

标称电感值当然是必须项目。测量频率如最后一列所示为100kHz，容许差为±30%。自身谐振频率是作为电感进行工作的极限频率。在这里保证了最小值。表示在不超出所记载最低限度的频率范围内正常工作。直流电阻是卷线电阻居主的电阻，这里作为条件标明有±20%容许差。

额定电流是需要仔细确认条件的项目之一。其中一项规定了直流叠加容许电流，该电感的情况下，表示直流叠加的电感值为-30%的电流值的最大值。不同的制造商/产品，其条件也不同（-10%～-30%）。作为另一个额定电流，规定了温度上升容许电流。规定了施加直流电流时的温度上升达40℃的电流值的最大值，该项条件也因制造商/产品而不同（20℃～40℃）。

关于额定电流，还有一点需要注意。并非每个制造商/每种产品都提供直流叠加容许电流和温度上升容许电流这两项。一般来说，仅提供其中一项时，可以认为从额定角度规定了其中较小的一项，为了保险起见还是向制造商确认一下比较好。由于额定电流是重要的项目，因此我再稍微详细说明一下。下图是表示直流叠加和温度上升特性与最大值、typ值、余量的关系的图。

以直流叠加容许电流为例进行说明。温度上升容许电流的思路也是相同的。该例中的直流叠加容许电流是作为使直流电流增加、电感值为-30%、即降低30%时的电流规定的。不仅局限于电感，产品个体间一定会存在值的波动。typ值就是其中一个代表性的值。保证值是规定所容许的最大值及/或最小值的值。因此，是对typ值具有余量的值。进行实测的话，多数值是接近typ值的，但其中也包括接近最大值、最小值的个体。

确认typ与最大值/最小值，即可清楚余量有多少。此外，对特性与规定条件进行对比整理，可以看出来是在宽松条件下的规定还是在严格条件下的规定。

各产品或制造商间对同一特性的规定条件会有不同主要是对于应用电路的性能要求和安全确保等，什么样的条件最合适，各制造商的考量不同。当然，还涉及到对产品的性能、特性、品质、可靠性的级别定位、以及价格等条件。

除规格理解外，为了解电感的基本特性，还需要知道等效电路与各成分。与电容器一样，电感同样也有ESR和ESL等寄生成分。

使用等效电路进行说明。Rdc主要是卷线的直流电阻，也被称为“铜损”。这是与电感串联的成分。Rac主要是铁芯材料的损耗，也被称为“铁损”。如电容与电阻所表示的，具有频率特性。频率高则阻抗下降，损耗增加。绝缘电阻是对应于泄漏电流的直流电阻。电容是由于卷线被聚氨酯等薄膜绝缘，因此卷线与夹着绝缘物的导体、即电容器的构造相同而产生的。该线间电容是主要电容，对谐振点有很大影响。

Q是表示电感性能的指标。用R（Rac）除X（= ωL）的值表示对于频率有多少损耗。由公式可知，当R（Rac/铁损）小时Q变大。通过频率与电阻/阻抗的图表来表示电感的基本特性。这是6mm见方、高度2mm的4.7µF电感例。红线为Rac/铁损。蓝线为阻抗，绿线为X（ωL）。

如前所述，由于具有电容，因此有谐振点。绿线X在谐振点之后的频率表示电容器主体的特性，频率越高阻抗越低。Rac随频率上升而增加。Rdc为直流（零Hz）时的Rac。

这是某电感的特性，而电感的材料和结构不同，这些寄生成分也会发生变化。

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全部评论（2）

shakencity Lv7. 资深专家 2019-04-22

学习学习
春天里 Lv7. 资深专家 2018-12-19

好的知识点！

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