降低電感磁芯損耗的解決方案

您是否有過為降壓穩壓器充電、進行滿功率測試，隨后在進行電感指端溫度測試時留下了永久(燙傷)印記的經歷呢?或許過高的磁芯損耗和交流繞組損耗就是罪魁禍首。在 100-kHz 開關頻率下，一般不會出現任何問題，這是因為磁芯損耗約占總電感損耗的 5% 到 10%。因此，相應的溫升才是問題所在。一般而言，選擇電感時，只需計算出最大負載電流，通過容許 20% 紋波電流來建立電感。由于磁芯損耗微不足道，因此會出現類似于產品說明書中所示的溫升。然而，隨著開關頻率上升至 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% 紋波電流來計算電感，可帶來相同的磁芯材料通量激增，其與頻率無關。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損耗。100 KHz時，大多數損耗存在于銅線中，同時利用全直流額定電流是可能的。更高頻率時，磁芯損耗變大。由于總容許損耗由磁芯損耗與銅線損耗之和決定，因此銅線損耗必須在磁芯損耗上升時降低。這種情況一直持續到各損耗均相等。最佳情況是，在高頻率下損耗穩定保持相等，并允許從磁結構獲得最大輸出電流。

　　總之，增加開關頻率會縮小磁芯尺寸的看法是正確的，但僅限于磁芯損耗和交流 繞組損耗等于銅線損耗的點上。過了這個點，磁芯尺寸實際上會增加。另外，設計人員需要注意的是，在有許多高開關頻率產品可供選擇的今天，一些相應的應用手冊中并沒有清楚地注明過高磁芯損耗存在的一些潛在問題。