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功率電感功率耗損

    在交換周期中,因磁芯功率電感磁性能量變化所造成的能源耗損,為導通時間以磁能方式存入磁芯、以及在關閉時由磁芯所提取磁能量間的差異。因此,存入磁芯的總能量為圖二中B-H回路陰影區域乘上磁芯的體積大小。當功率電感電流下降時,磁場強度降低,磁通密度會循著圖二中的不同路徑(依據箭頭的方向)變化,其中大部分的能量會進入負載,儲存能量與發出能量間的差,就是能量的耗損。磁芯的能量耗損為B-H回路所畫出的區域乘上磁芯的體積,這個能量乘以切換頻率就是功率耗損。遲滯耗損依函數而定,對大部分的鐵氧體材料來說,n大約位在2.5到3的范圍,但這只有在磁芯沒有成為飽和狀態、同時交換頻率落在規定運作范圍內才有效。圖二中的陰影區域顯示,B-H回路的第一象限為磁通密度的運作區域,因為大部分的升壓式與降壓式轉換器都以正電感電流運作。
    磁芯功率電感的第二個耗損來源為渦流電流。渦流電流是磁芯物質因磁通量變化所造成的電流,依據愣次定律(Lenz’s Law),磁通量的變化會帶來一個產生與初始磁通量變化方向相反的反向電流;這個稱為渦流的電流,會流進傳導磁芯材料,并造成功率耗損。這也可以由法拉第定律看出。由渦流電流所造成的磁芯功率耗損,正比于磁芯磁通量變化率的平方。由于磁通量變化率直接正比于所加上的電壓,因此渦流電流的功率耗損會隨著所加上電感電壓的平方增加,并直接與它的波寬相關。相對于遲滯區間耗損,磁芯渦流電流通常會因磁芯材料的高電阻而低上許多,通常磁芯耗損的資料,會同時計入遲滯區間以及磁芯渦流電流的耗損。
    要測量磁芯耗損通常相當困難,因為其包含相當復雜用來測量磁通密度的測試設置安排、以及對遲滯回路的估算。迄今許多電感器制造商并沒有提供這方面的資料,不過卻有部分可以用來估算出電感器磁芯耗損的一些特性曲線,這可以由鐵氧體材料制造商、峰對峰磁通密度與頻率的函數得出。如果知道電感器磁芯所采用的特定鐵氧體材料以及體積大小,那么就可以利用這些曲線有效地估算出磁芯耗損。
    這類曲線,例如(圖三)中的鐵氧體材料,是以加入雙極磁通量變化信號的正弦波變化電壓的方式取得,當以方波型式(包含更高頻諧波)以及單極磁通量變化,運作進行直流對直流轉換器的磁芯耗損估算時,可以使用基礎頻率以及1/2的峰對峰磁通密度進行,電感器的體積或重量也能夠經過測量或計算得出。
    功率電感之磁芯的功率耗損
    部分電感器制造商有提供磁芯耗損圖、或者是可以用來取得更加精確磁芯功率耗損估算的方程式,在部分廠商電感器資料規格書中,有提供電感器的磁芯耗損方程式。磁芯耗損是由采用常數(K-factors)的方程式提供,因此可以藉由頻率以及峰對峰的電感電流漣波函數,來計算磁芯耗損。另一方面,廠商也會以圖形方式,提供許多電感器產品的磁芯耗損。
    貼片電感,是閉合回路的一種屬性。當貼片電感的線圈通過電流后,貼片電感在線圈中形成磁場感應,感應磁場又會產生感應電流來抵制通過線圈中的電流。貼片電感在電路中起到的作用是在通過非穩恒電流時產生變化的磁場,而這個磁場又會反過來影響電流,貼片電感在電源回路中串如電感,電感對直流是直通的,對高頻脈沖是高阻的,所以起到通直流阻交流脈沖的作用。
    電阻用來控制電路中的電流,電容用來隔直流通交流, 電感用來阻高頻通低頻的,另一方面電容和電感都是儲能元件,所以在電路中還有濾波作用。貼片電感在電路中具有阻止交流電通過而讓直流電順利通過的特性。電感的特性是通直流、阻交流,頻率越高,線圈阻抗越大。電感器在電路中經常和電容一起工作
    電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學中的慣性相類似的特性,在電學上取名為"自感應",貼片電感在低頻時,電感一般呈現電感特性,既只起蓄能,濾高頻的特性,但在高頻時,它的阻抗特性表現的很明顯。有耗能發熱,感性效應降低等現象。不同的電感的高頻特性都不一樣。


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