中国工控信息网 7613收录 饱和电感及其在开关电源中的应用 李金鹏，尹华杰，侯聪玲 (华南理工大学电力学院雅达实验室，广东 广州 510640） 摘要：介绍了饱和电感的分类及其基本物理特性，总结了可饱和电感在尖峰抑制器、磁放大器、 移相全桥ZVS- PWM变换器、谐振变换器和逆变电源中的应用。 关键词：可饱和电感；尖峰抑制器；磁放大器；移相全桥；谐振变换器；逆变电源 引言 饱和电感是一种磁滞回线矩形比高，起始磁导率高，矫顽力小，具有明显磁饱和点的电感， 在电子电路中常被当作可控延时开关元件来使用。由于其独特的物理特性，使之在高频开关电 源的开关噪声抑制，大电流输出辅路稳压，移相全桥变换器，谐振变换器及逆变电源等方面得 到了日益广泛的应用。 饱和电感的分类及其物理特性[ 1] 饱和电感的分类 1. 1 饱和电感可分为自饱和和可控饱和二类。 1. 1. 1 自饱和电感（Sat ur abl e i nduct or） 其电感量随通过的电流大小可变。若铁心磁特性是理想的（例如呈矩形），如图1（a）所 示，则饱和电感工作时，类似于一个“开关”，即绕组中的电流小时，铁心不饱和，绕组电感很 大，相当于“开路”；绕组中电流大时，铁心饱和，绕组电感小，相当于开关“短路”。 1. 1. 2 可控饱和电感（cont r ol l ed sat ur abl e i nduct or） 又称可控饱和电抗器（cont r ol l ed sat ur abl e r eact or），其基本原理是，带铁心的交流 线圈在直流激磁作用下，由于交直流同时激磁，使铁心状态一周期内按局部磁回线变化，因此， 改变了铁心等效磁导率和线圈电感。若铁心磁特性是理想的（B－H特性呈矩形），则可控饱和 电感类似于一个“可控开关”。在开关电源中，应用可控饱和电感可以吸收浪涌，抑制尖峰，消 除振荡，与快速恢复整流管串联时可使整流管损耗减小。如图1（b）所示，可控饱和电感具有 高磁滞回线矩形比（Br/ Bs），高起始磁导率μi，低矫顽力Hc，明显的磁饱和点（A，B）及由于 其磁滞回线所包围的面积狭小而使其高频磁滞损耗较小等特征。为此，可控饱和电感在应用方 面的两个显著特点为 1）由于饱和磁场强度很小，所以，可饱和电感的储能能力很弱，不能被当作储能电感使用。 可饱 和电感的最大储能Em的理论值可用式（1）表示。 Em=μVH2/2 （1） 中国工控信息网 7613收录 式中：μ为临界饱和点磁导率； H为临界饱和点磁场强度； V为磁性材料的有效体积。 2）由于可饱和电感的起始磁导率高，磁阻小，电感系数和电感量都很大，在施加外部电压 时，电感内部起始电流增长缓慢，只有经过Δt的延时后，当电感线圈中的电流达到一定数值时， 可饱和电感才会立即饱和，因而在电路中常被当作可控延时开关元件使用。 ( a)理想磁特性B=f ( H) ( b)可饱和电感的B=f ( H) 图1 饱和电感的B－H特性 1. 2 可饱和电感随电流变化的关系 因为，有气隙和无气隙的dB/ di磁路的计算方法不同，所以，分别对两种情况进行讨论。 1. 2. 1 无气隙可饱和电感与电流的关系 无气隙可饱和电感L随电流变化的关系可用式（2）表示。 L= （2） 式中：W为电感绕组匝数； I为激磁电流； f为电感用磁性材料B～H曲线的对应函数； S为磁性材料的截面积； l磁性材料的为平均长度。 有气隙可饱和电感与电流的关系 1. 2. 2 中国工控信息网 7613收录 任意给定一个导磁体磁路中磁感应强度B1，可由B=f ( H)曲线求出导磁体磁路中的磁场强度 H1。气隙中的H0值可用式（3）表示。 H0= B1 （