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 。

1 饱 和 电 感 的 分 类 及 其 物 理 特 性 [1]

1.1 饱 和 电 感 的 分 类
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 （ Saturable inductor）
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 （ controlled saturable inductor）
又 称 可 控 饱 和 电 抗 器 （ controlled saturable reactor） ， 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 μ i， 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 .

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 Δ t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 。

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

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 。

1.2.2 有 气 隙 可 饱 和 电 感 与 电 流 的 关 系
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 。

式 中 ： B0为 空 气 隙 磁 感 应 强 度 ；
a和 b为 磁 路 矩 形 截 面 积 边 长 ；
l0为 气 隙 长 度 ；
μ 0为 空 气 磁 导 率