存在两种额定电流的原因

功率电感器的额定电流有“基于自我温度上升的额定电流”和“基于电感值的变化率的额定电流”两种确定方式，每种方式都意义重大。“基于自我温度上升的额定电流”是以元件的发热量为衡量指标来规定额定电流。如果超出这个范围使用，可能会引发元件破损以及组件故障。这是因为当电流过大时，电感器产生的热量会急剧增加，过高的温度可能会损坏电感器的绝缘层，甚至使磁性材料的性能发生改变，从而影响整个电路的正常运行。

而“基于电感值的变化率的额定电流”则是以电感值的下降程度作为指标来规定额定电流。一旦超出这个范围使用，可能会由于纹波电流的增加而导致IC控制不稳定。纹波电流的增加会使电路中的电压和电流产生波动，影响IC对电路的精确控制，进而可能导致整个系统的性能下降。此外，根据电感器磁路构造的不同，磁饱和的倾向（即电感值的下降倾向）也有所不同。

图1.不同磁路构造所导致的电感值的变化的示意图

对于开磁路类型的电感器，随着直流电流的增加，在达到规定电流值之前，电感值呈现比较平坦的状态，但一旦达到规定电流值，电感值会急剧下降。这是因为开磁路电感器的磁路不闭合，当电流增大到一定程度时，磁通量容易泄漏，导致电感值迅速降低。相反，闭磁路类型的电感器随着直流电流的增加，磁导率的数值逐渐减少，因此电感值是缓慢下降的。闭磁路电感器的磁路闭合，磁通量泄漏相对较少，所以电感值的变化相对较为平缓。

在功率电感规格书中，通常仅注明介质的饱和电流Isat值。

小常识：Isat与rms的区别

Isat与Irms是工程师们在工作中经常会遇到的技术术语，但有些客户常常会将两者混淆，从而在工程技术上出现错误。那么，Isat与Irms分别代表什么，中文含义是什么？它们是如何定义的，又与哪些因素有关呢？在电感设计时，我们又该如何对它们进行定义呢？

Isat指的是磁介质的饱和电流。在B-H曲线中，它是指磁介质达到Bm对应的Hm所需的DC电流量的大小。对于电感而言，就是电感下降到一定比例后的电流大小。例如，对于SRI1207-4R7M产品，当电感下跌20%时的电流为8.4A，则Isat=8.4A。Isat的计算公式如下：

设截面积为S、长为l，磁导率为μ的铁环上，绕以紧密的线圈N匝，线圈中通过的电流为I。则依磁路定律：

Hl/0.4π=NI=0.7958Hl

对于同一材质及尺寸的铁芯，Hl依B-H曲线进行变化，但在同一斜率下，Hl是不变的，因此：

N1*I1=Hl/0.4π=N2*I2

即：

N1/N2=I2/I1

图2.B-H曲线

Irms指的是电感产品的应用额定电流，也称为温升电流，即产品在应用时，表面达到一定温度时所对应的DC电流。

以下是以2520系列中的4.7uH叠层功率电感为例，对比说明业界目前对电感器额定电流Irat、饱和电流Isat以及温升电流Irms的标识状况。

图3.叠层功率电感（铁氧体大电流电感）参数比对表

现状会误导工程师选型，产生隐患

目前，有相当一部分叠层功率电感生产厂家在定义其产品额定电流规格时，沿用的是传统信号滤波处理用叠层电感额定电流标准，即根据电感的温升电流值来定义其额定工作电流。在这种情况下，产品设计工程师往往会按照传统功率电感选型经验，并根据供应商电感规格书上定义的额定电流值来衡量其实际电路中的额定工作电流。这样一来，很可能会导致因电感饱和电流低于电路的实际工作电流，从而存在以下隐患：

A).电感实际工作时，若电流过大导致饱和，会引起电感量下降幅度过大，造成电流纹波超出后级电路最大允许规格范围，进而对电路产生干扰，使电路无法正常工作，甚至可能损坏电路元件。

B).当电路中实际工作电流超过电感的饱和电流时，有可能会因电感饱和、电感量下降而产生机械或电子噪音。这种噪音不仅会影响电路的性能，还可能对周围的设备产生干扰。

C).电路中实际工作电流超过电感的饱和电流，会导致因电感饱和、电感量下降，从而使电源带负载时输出电压和电流不稳定，造成其它单元电路系统死机等不稳定异常情形。这会严重影响整个系统的可靠性和稳定性。

D).电感额定电流（包括饱和和温升电流）选择余量不足，会导致其工作时表面温度过高，进而使整机效率降低，加速电感本身或整机的老化，缩短其使用寿命。

综上所述，了解功率电感器两种额定电流的区别以及相关参数的含义，对于工程师正确选型至关重要，能够有效避免因选型不当而带来的各种隐患。