电路设计中电感的三个电流

一路上

前言

电感电流应该是电感最重要的参数了，电路设计必然会关注这个参数。然而，查看众多的电感规格书手册，有时也会把人搞懵，特别是对新手而言、为什么呢？

这是因为各家标注电流方式个不相同，有的厂家就只有一个额定电流，有的厂家会标两个，一个是饱和电流，一个是温升电流。还有的更为详细，会标电流的典型值和最大值，但是奇怪的是典型值居然比最大值还大，也是无语。

为了理解这些内容，那我们就来看看饱和电流，温升电流，额定电流分别指的是什么吧。

饱和电流Isat

饱和电流为什么会存在呢？

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。

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。

额定电流Irat

额定电流其实就是包含前面2个电流，饱和电流和温升电流。

我们工作中沟通时为了方便，说额定电流是多少多少，其实就那两个电流中的小者。有些规格书中只写了一个电流，那么设计中就把这个电流当作额定电流来设计。

来到开篇的问题，为什么最大值比典型值要小？

这是因为，典型值指的是，电感生产出来后，这个电流上限参数平均是某个值，这个值就叫典型值。

而设计电路时，我们需要所用的所有电感，都能满足要求，所以不能是典型值。而标注的max值，厂家是站在用户的角度来说的，只要你设计不超过这个最大值，那么就OK，所以其实是所有电感的电流值都比这个max值要大，自然max值要比平均值type要小了。

总结

1、电感的额定电流，包含饱和电流和温升电流。

2、在电路设计中，电感的最大电流瞬间值不能超过饱和电流，电流有效值也不能超过温升电流。一般情况下，需要留20%-30%左右的裕量。