直流扼流圈 - 背景和测量

1、什么是直流偏压以及何时测试？

在变压器或扼流圈的情况下，直流偏置描述了添加到交流信号中的恒定电流元件。
许多绕线元件必须在流过直流电流的情况下工作，并且在设计阶段，有必要确定元件能够在指定电流下正常工作。
然而，在生产测试的情况下，可以在不施加直流偏压的情况下确认正确的组装，从而确认绕线组件的正确操作。

然而，为了获得最大的信心，您应该检查是否存在直流偏压，使用直流偏压装置（例如 DC1000A）以保证每次拍打都能正确运行。
Voltech AT5600 允许集成 DC1000A 并自动审核 DC 性能。

2、小电流和大电流应用

在某些情况下，直流偏置电流很小（低于 400 mA）。
例如，在电信变压器中，绕组与电话的直流电源电流串联。
在其他情况下，直流偏置电流要大得多，例如用作电源输出滤波器的电感器：

在所有这些情况下，绕线元件必须在绕组中流过额定 D 电流的情况下保持指定的电感。

3、设计考虑

铁和铁氧体等磁性材料通常具有较高的磁导率值，即给定匝数的线圈将比空气中的相同磁芯具有更大的电感。

然而，具有高磁导率磁芯的绕线元件具有非常陡峭的BH曲线，因此只能承受非常小的直流偏置电流，否则磁芯将饱和。

如果磁芯饱和，电感将降至非常低的值。

为了制造能够在更高的直流偏置电流值下工作的线圈，有必要降低磁芯的磁导率。
这是通过在磁路中引入气隙来实现的，可以使用物理间距，也可以使用由磁性和非磁性材料的复合材料制成的磁芯（提供气隙的效果）。
具有气隙的磁芯的整体磁导率要低得多，并且在饱和之前可以承受更大的直流电流：

4、直流偏压测试

4.1 用于小直流偏置电流的磁芯

用于小直流偏置电流的绕线元件通常由具有中等到高磁导率的磁芯构成。
此类磁芯的磁导率值因批次而异，因为它取决于磁芯本身的制造工艺。
这种变化导致测得的绕组电感具有较宽的容差，这可以从磁芯制造商规格的电感常数 (AL) 的较宽容差中看出。
电感的这种变化可能会导致某些线圈能够承受指定的直流偏置电流，而另一些则不能：

验证线圈是否可以在指定的直流电流下工作的唯一可靠方法是测量电感 通过这个小的直流偏置电流流动，确保电感至少为指定的最小值。
AT5600 的板载LSB LPB 和 ZB测试允许高达 1 安培的直流偏置，无需外部偏置源。

4.2 用于较大直流偏置电流的磁芯

如前所述，由于存在气隙，用于较高直流偏置电流（大于约 400 mA）的线圈具有低磁导率磁芯。
随着气隙增加，磁导率下降，因此电感下降，并且直流电流能力增加，如下面典型的气隙铁氧体 E 磁芯所示。 （每个值的匝数相同。）

假设磁芯不饱和（这是在设计阶段确定的），则无论施加或不施加直流偏置，任何变压器的电感值都将相同。

为了说明这一点，下图显示了从上表中的变压器在没有直流偏置的情况下获得的电感测量值，与施加指定直流偏置的相同变压器进行比较。

对于具有较大气隙的磁芯，磁导率以及电感主要由气隙的大小决定，并且受磁芯材料变化的影响要小得多。

这导致有间隙磁芯的电感变化要小得多，因为间隙具有比磁性材料本身更恒定的磁导率。因此，电感值可以在严格的公差范围内预测。

因此，测量这种线圈的电感（无直流偏置）可提供必要的检查，以确保铁芯具有正确的气隙，从而确保其能够在指定的直流电流下工作。

5、直流偏压结论

所有直流扼流圈均使用低磁导率磁芯，即具有较大气隙的铁粉磁芯或铁氧体磁芯。

低磁导率对于防止磁芯因大直流电流而饱和至关重要。

电感是 BH 曲线斜率的量度。

具有高磁导率的磁芯可以具有宽容差的斜率或电感值。

具有气隙或由铁粉制成的磁芯的磁导率较低，导致这些磁芯表现出可以在非常严格的限制内指定的电感。

在设计测试过程中，必须确认直流电抗器在额定直流电流下具有适当的电感。

然而，在生产测试中，一些直流扼流圈可以通过在没有直流偏置的情况下检查电感来进行测试，但指定严格的限制将验证磁芯是否具有正确的匝数，从而验证在指定直流电流下给出所需电感的正确斜率。

6、另请参阅