關(guān)于在高頻應(yīng)用中電感器采用分布?xì)庀斗桨傅姆治?/strong>
一、核心原理：為什么氣隙會影響溫升 ？
電感的溫升主要來自兩個方面的損耗：
1. 銅損：線圈電阻引起的焦耳熱。
2. 磁芯損耗：磁芯材料在交變磁場作用下產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗。
氣隙本身不直接產(chǎn)生熱量，但它通過改變磁路的工作狀態(tài)，深刻影響著這兩種損耗的大
小和分布。
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氣隙如何影響磁芯損耗
集中式大氣隙：在一個地方開一個大氣隙。
磁場集中：
氣隙處磁阻非常大，根據(jù)“磁路歐姆定律”，磁動勢（安匝數(shù)）主要降落在氣隙上。這導(dǎo)致氣隙邊緣及其附近的磁芯區(qū)域存在非常高度集中且畸變的磁場（邊緣效應(yīng)）。
局部高磁通密度：
這些區(qū)域的局部磁通密度可能遠(yuǎn)高于磁芯其它部分的平均值。
后果：
磁芯損耗與磁通密度的平方（渦流損耗）甚至更高次方（磁滯損耗）成正比。因此，這些局部熱點(diǎn)會產(chǎn)生巨大的損耗，導(dǎo)致該區(qū)域溫度急劇升高，進(jìn)而加熱整個磁芯和線圈。
分布式小氣隙：將總氣隙長度平均分成多個小氣隙，并分散布置在整個磁路中。
磁場均勻化：
每個小氣隙的磁阻相對較小，磁動勢均勻地分布在整個磁路上。
降低局部峰值：
有效避免了磁場在單一區(qū)域的極端集中，使磁芯內(nèi)部的磁通分布更加均勻和平滑。
后果：
整體磁芯的峰值磁通密度顯著降低，雖然總氣隙長度相同，但由局部過熱引起的磁芯損耗大大降低。
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氣隙如何影響銅損
氣隙對銅損的影響是間接的。
為了獲得相同的電感量，有氣隙的磁芯需要更多的線圈匝數(shù)。
集中式氣隙和分布式氣隙在達(dá)到相同電感量時，所需的匝數(shù)基本相同。
因此，從直流電阻的角度看，兩者的銅損差別不大。
但是，在高頻下，趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)會顯著增加交流電阻。分布式氣隙帶來的更均勻的磁場分布，有助于減輕線圈中的局部渦流損耗（屬于銅損的一部分），從而對降低總銅損也有輕微益處。
二、集中式氣隙 VS.分布式氣隙
溫升對比
三、分布式氣隙的其它優(yōu)勢
除了能夠有效降低溫升，分布式氣隙還有以下好處：
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1. 提高能量處理能力
更均勻的磁場分布允許磁芯在整體上承受更高的安匝數(shù)而不飽和，從而存儲更多能量。
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2. 減少噪音
磁場力與磁通密度的平方成正比。集中式氣隙處強(qiáng)大的交變磁場會產(chǎn)生很大的磁致伸縮和麥克斯韋應(yīng)力，引起磁芯振動和可聞噪音。分布式氣隙能有效降低這種噪音。
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3. 提升可靠性
更低且均勻的溫度分布減少了熱應(yīng)力，提高了電感長期工作的可靠性。
四、實(shí)際應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)
分布式氣隙的理念在多種磁芯結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用：
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1. 粉末磁芯
如鐵粉芯，Sendust 芯、鐵硅鋁芯。這類磁芯是分布式氣隙的極致體現(xiàn)。它們由微小的磁性顆粒表面包裹絕緣材料后壓制而成。顆粒之間的絕緣層就構(gòu)成了無數(shù)個納米/微米級別的天然分布式氣隙。因此，粉末磁芯以其極低的磁芯損耗、高飽和特性
和出色的直流偏置能力而聞名，非常適合用于高頻功率電感。
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2.多氣隙鐵氧體磁芯
在傳統(tǒng)的鐵氧體磁芯（如 EE、EI、PQ 型）上，通過機(jī)械研磨在磁路中心柱或邊上制造多個細(xì)小的間隙，而不是一個大氣隙。
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3.平面電感
在多層 PCB 或使用扁平銅帶的平面電感中，也經(jīng)常采用在磁芯基板上制作多個微小氣隙的設(shè)計來優(yōu)化性能。
五、結(jié)論
分布式氣隙通過使磁場和損耗在磁芯內(nèi)部分布得更均勻，避免了局部過熱點(diǎn)的產(chǎn)生，從
而顯著降低了電感的整體溫升。這是現(xiàn)代高頻、大功率開關(guān)電源中電感設(shè)計的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，對于提高功率密度、效率和可靠性至關(guān)重要。
在選擇電感時，尤其是在高頻高溫的應(yīng)用場景下，采用分布式氣隙技術(shù)（如粉末磁芯）的電感通常是更優(yōu)的選擇。
關(guān)于定制分布式氣隙
POWERHEN以下幾大系列電感器可定制分布式氣隙
GPM4233系列
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屏蔽大電流功率電感
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感量范圍：3.3uH~470uH
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產(chǎn)品尺寸：39.2*35.8*28mm
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安裝類型：插件安裝
PD3540系列
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大電流功率電感
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感量范圍：6.8uH~47uH
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產(chǎn)品尺寸：36*41*35mm
?
安裝類型：插件安裝
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