電感和變壓器的損耗和溫升

發(fā)布時間:2024-03-22

每當(dāng)電流通過線圈時,電感和變壓器的磁芯和線圈損耗就會產(chǎn)生溫升。這些損耗受應(yīng)用(功率預(yù)算)所允許的總損耗或允許的最大溫升限制。
例如,許多線藝產(chǎn)品設(shè)計用于85°c的環(huán)境和40°c溫升,意味著最大的產(chǎn)品溫度是+125°c。一般來說,允許的最大產(chǎn)品溫度是最大環(huán)境溫度加上溫升。如果損耗產(chǎn)生的允許最大產(chǎn)品溫度能夠滿足功率預(yù)算極限,那么此元件被認為是可接受的。因磁芯和線圈損耗產(chǎn)生的溫升與特定元件的散熱特性有關(guān)。例如,100 mw的損耗可能會引起40°c的溫升,但在另一個散熱(熱阻)特性較好的電感中可能僅產(chǎn)生30°c的溫升。
電感或變壓噐沒有熱阻規(guī)定,因為它們大多是開放式結(jié)構(gòu)并且不是實心同質(zhì)體,如模壓集成電路封裝。這些結(jié)構(gòu)體有多種熱流動路徑和多個熱源(線圈和磁芯),而集成電路可以在一個特定的接點產(chǎn)生熱并且在實心體內(nèi)均勻傳熱。根據(jù)數(shù)據(jù)表中的dcr和irms規(guī)格,可以計算出熱阻(rth)的近似值。irms電流引起的溫升(如40°c溫升)除以產(chǎn)生此溫升所需的功率(功率=dcr×irms2):rth(單位°c/w)=40°c÷(dcr×irms2)
其中dcr的單位是歐姆,irms的單位是安培。一旦計算出一特定元件的熱阻,可以假定它是此材料和結(jié)構(gòu)的固定屬性,而且不會在其他工作條件下(溫度、電流、頻率等)發(fā)生變化。在這個假定之下,可以估算因功率耗散而產(chǎn)生的溫升:
trise=rth×p
其中:
trise是溫升
rth是熱阻,°c/w
p是耗散的功率,瓦特
額定irms和溫升
線藝的電流額定值規(guī)定了在通過額定(irms)電流時所引起的溫升。在等于或低于最大額定環(huán)境溫度的條件下允許產(chǎn)生此規(guī)定的溫升。額定irms是引起規(guī)定溫升的有效直流(或低頻交流)電流。當(dāng)產(chǎn)生磁芯和線圈損耗時,實際溫升會更高。當(dāng)工作條件接近最大額定環(huán)境溫度時,必須使用較小的電流。在較低的環(huán)境溫度下,允許的溫升將能產(chǎn)生允許的最大產(chǎn)品溫度(環(huán)境+溫升)。磁芯和線圈損耗取決于電流和頻率以及特定的元件材料和結(jié)構(gòu)。因此,降低電流額定值(基于溫升)要視乎交流紋波電流的振幅和頻率造成的特定損耗。
射頻片式和空心電感
注:下面的估算不考慮受電流影響的損耗或不屬于小信號esr測量的其他高頻大信號損耗機理,如鐵氧體、鐵粉或復(fù)合磁芯結(jié)構(gòu)。對于我們的射頻片式和空心彈簧電感,受頻率影響的小信號損耗可以根據(jù)有效串聯(lián)電阻(esr)來估算。
鐵氧體、鐵粉或復(fù)合磁芯元件
寬帶扼流器和變壓器的性能是通過使用高導(dǎo)磁率的磁芯材料如鐵粉或鐵氧體來取得的。當(dāng)射頻信號通過電感時,電感產(chǎn)生的總熱量還包含了受頻率和電流影響的磁芯損耗產(chǎn)生的熱。esr測量(通常在非常低的電流下進行)將不能夠捕捉到這些損耗。因此,上面的估算方法不適用,并且預(yù)測的溫升比實際產(chǎn)生的要低。元件會比預(yù)期的熱。所有使用高導(dǎo)磁率(鐵氧體、鐵粉、復(fù)合)磁芯的元件均如此。在這些情況下,我們建議測量可能出現(xiàn)在你的應(yīng)用中的所有頻率和電流條件下的元件溫升,以確定最糟情況下的溫升。
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