降低電感磁芯損耗的解決方案

您是否有過(guò)為降壓穩壓器充電、進(jìn)行滿(mǎn)功率測試，隨后在進(jìn)行電感指端溫度測試時(shí)留下了永久(燙傷)印記的經(jīng)歷呢?或許過(guò)高的磁芯損耗和交流繞組損耗就是罪魁禍首。在 100-kHz 開(kāi)關(guān)頻率下，一般不會(huì )出現任何問(wèn)題，這是因為磁芯損耗約占總電感損耗的 5% 到 10%。因此，相應的溫升才是問(wèn)題所在。一般而言，選擇電感時(shí)，只需計算出最大負載電流，通過(guò)容許 20% 紋波電流來(lái)建立電感。由于磁芯損耗微不足道，因此會(huì )出現類(lèi)似于產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中所示的溫升。然而，隨著(zhù)開(kāi)關(guān)頻率上升至 500 kHz 以上，磁芯損耗和繞組交流損耗可以極大地減少電感中的容許直流電流。使用 20% 紋波電流來(lái)計算電感，可帶來(lái)相同的磁芯材料通量激增，其與頻率無(wú)關(guān)。磁芯損耗方程式的一般形式為：

　　Pcore = K × F1.3。因此，如果頻率 (F) 從 100 kHz 升至 500 kHz，則磁芯損耗便為原來(lái)的 8 倍。圖 1 顯示了這種上升情況，還描述了隨磁芯損耗上升而下降的容許銅線(xiàn)損耗。100 KHz時(shí)，大多數損耗存在于銅線(xiàn)中，同時(shí)利用全直流額定電流是可能的。更高頻率時(shí)，磁芯損耗變大。由于總容許損耗由磁芯損耗與銅線(xiàn)損耗之和決定，因此銅線(xiàn)損耗必須在磁芯損耗上升時(shí)降低。這種情況一直持續到各損耗均相等。最佳情況是，在高頻率下?lián)p耗穩定保持相等，并允許從磁結構獲得最大輸出電流。

　　總之，增加開(kāi)關(guān)頻率會(huì )縮小磁芯尺寸的看法是正確的，但僅限于磁芯損耗和交流 繞組損耗等于銅線(xiàn)損耗的點(diǎn)上。過(guò)了這個(gè)點(diǎn)，磁芯尺寸實(shí)際上會(huì )增加。另外，設計人員需要注意的是，在有許多高開(kāi)關(guān)頻率產(chǎn)品可供選擇的今天，一些相應的應用手冊中并沒(méi)有清楚地注明過(guò)高磁芯損耗存在的一些潛在問(wèn)題。