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功率电感定义磁芯电感的功率耗损
在交换周期中,因磁芯功率电感磁性能量变化所造成的能源耗损,为导通时间以磁能方式存入磁芯、以及在关闭时由磁芯所提取磁能量间的差异。因此,存入磁芯的总能量为图二中B-H回路阴影区域乘上磁芯的体积大小。当功率电感电流下降时,磁场强度降低,磁通密度会循着图二中的不同路径(依据箭头的方向)变化,其中大部分的能量会进入负载,储存能量与发出能量间的差,就是能量的耗损。磁芯的能量耗损为B-H回路所画出的区域乘上磁芯的体积,这个能量乘以切换频率就是功率耗损。迟滞耗损依函数而定,对大部分的铁氧体材料来说,n大约位在2.5到3的范围,但这只有在磁芯没有成为饱和状态、同时交换频率落在规定运作范围内才有效。图二中的阴影区域显示,B-H回路的第一象限为磁通密度的运作区域,因为大部分的升压式与降压式转换器都以正电感电流运作。
磁芯功率电感的第二个耗损来源为涡流电流。涡流电流是磁芯物质因磁通量变化所造成的电流,依据愣次定律(Lenz’s Law),磁通量的变化会带来一个产生与初始磁通量变化方向相反的反向电流;这个称为涡流的电流,会流进传导磁芯材料,并造成功率耗损。这也可以由法拉第定律看出。由涡流电流所造成的磁芯功率耗损,正比于磁芯磁通量变化率的平方。由于磁通量变化率直接正比于所加上的电压,因此涡流电流的功率耗损会随着所加上电感电压的平方增加,并直接与它的波宽相关。相对于迟滞区间耗损,磁芯涡流电流通常会因磁芯材料的高电阻而低上许多,通常磁芯耗损的资料,会同时计入迟滞区间以及磁芯涡流电流的耗损。
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