直流扼流圈 - 背景和测量

1、什么是直流偏置？何时应测试直流偏置？

在变压器或扼流圈的背景下，直流偏置描述的是添加到交流信号的恒定电流元件。
许多绕线元件必须在直流电流流过时运行，并且在设计阶段必须确定元件能在指定电流下正常工作。
然而，在生产测试的情况下，无需施加直流偏置就可以确认正确的组装，从而确认绕线组件的正确操作。

然而，为了获得最佳信心，您应该检查是否存在直流偏置，使用直流偏置装置（例如 DC1000A）来保证每个步骤都正确运行。
Voltech AT5600 允许集成 DC1000A 并自动审核直流性能。

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，例如在用作电源输出滤波器的电感器中：

在所有这些情况下，绕线元件必须在绕组中流过额定 D 电流时保持指定的电感。

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，也就是说，给定匝数的线圈将具有比空气中的相同磁芯更大的电感。

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，否则磁芯就会饱和。

如果磁芯饱和，电感就会降至非常低的值。

为了制造能够在更高直流偏置电流下工作的线圈，必须降低磁芯的磁导率。
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复合制成的磁芯（提供气隙的效果）。
具有气隙的磁芯具有低得多的总磁导率，并且在饱和之前可以承受更大的直流电流：

4、直流偏置测试

4.1 适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至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。
这种变化导致测量的绕组电感具有很大的公差，这从磁芯制造商规格的电感常数 (AL) 的宽公差中可以看出。
电感的这种变化导致某些线圈能够承受指定的直流偏置电流，而有些线圈则不能：

检验线圈是否能以规定的直流电流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过，确保电感至少达到规定的最小值。
AT5600 的板载LSB LPB 和 ZB测试允许高达 1 安培的直流偏置，而无需外部偏置源。

4.2 适用于较大直流偏置电流的磁芯

如前所述，由于存在气隙，较高直流偏置电流（大于约 400 mA）的线圈具有低磁导率芯。
随着气隙的增加，磁导率和电感会下降，而直流电流能力会提高，如下图所示的典型气隙铁氧体 E 型磁芯。（每个值的匝数相同。）

假设磁芯在设计阶段没有饱和，任何变压器的电感值在施加或不施加直流偏置的情况下都是相同的。

为了说明这一点，下图显示了上表中变压器在没有直流偏置的情况下获得的电感测量结果，并与施加了指定直流偏置的同一变压器进行了比较。

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较小。

这导致有间隙的磁芯的电感变化要小得多，因为间隙的磁导率比磁性材料本身的磁导率要恒定得多。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）可以提供必要的检查，确保铁芯具有正确的气隙，并因此能够在指定的直流电流下工作。

5、直流偏置结论

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或铁氧体磁芯。

低磁导率对于防止磁芯因较大的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公差的斜率或电感值。

具有气隙或由铁粉制成的磁芯的低磁导率导致这些磁芯表现出可以在非常严格的范围内指定的电感。

在设计测试期间，必须确认直流扼流圈在额定直流电流下表现出适当的电感。

然而，在生产测试中，一些直流扼流圈可以通过检查没有直流偏置的电感来测试，但指定严格的限制将验证磁芯是否具有正确的匝数，从而具有正确的斜率以在指定的直流电流下提供所需的电感。

6、另请参阅