磁芯对于电感来说，就相当于是电容的中间绝缘介质。磁芯决定了电感的很多特性。比如大家都知道， ①电感线圈里面加个磁芯，电感值会增大很多，这是为什么呢？ ②还有电感有饱和电流，那电感为什么会饱和呢？ ③磁滞回线又是什么呢？ ④磁导率又是个啥？ 首先来说下物质的磁性是怎么来的。所有物质的磁性都是电流产生的，永久磁铁的磁性就是分子电流产生的。所谓分子电流就是磁性材料原子内的电子围绕原子核旋转形成的。 电子运动形成一个个小的磁铁，这些小的磁体在晶格中排列在一个方向，形成一个个小的磁区域，也就是磁畴。正是磁铁里面的磁畴整体排列有方向，因此宏观上我们看到磁铁有磁性。我们使用的磁芯一般是软磁铁，如果没有磁化过，里面的磁畴是乱序的，所以对外不显示磁性。

为什么电感线圈里面加个磁芯，电感值会增大很多？ 在线圈没有磁芯的时候，给线圈通过一定的电流，根据电生磁原理，这时会有磁场穿过线圈，假定这时产生的磁场强度为 H。 如果这时候线圈中有磁芯，磁芯中的部分磁畴会在磁场强度 H 的作用下有序排列，这些磁畴会产生与原磁场方向相同的磁场，并且比 H 大的多，所以总的磁场会增大很多，二者叠加后的磁场强度称为 B。 这种增大磁场的能力，有一个参数，叫磁导率µ，B=µH。前面的解释是为了便于理解。

事实上µ的严谨的定义是这样的。在相同条件下，铁磁介质中所产生的磁感应强度比空气介质中大得多。为了表征这种特性，将不同的磁介质用一个系数µ来考虑， µ称为介质磁导率，表征物质的导磁能力。在介质中， µ越大，介质中磁感应强度 B 就越大。

前面说到，因为磁芯里面磁畴的有序排列，使得电流产生的磁场被大大加强。电流越大，有序排列的磁畴也越多，产生的磁场也越大，穿过线圈的磁通量也越大，基本是和电流成正比的。电感定义就是线圈的自感系数，等于磁通量与电流的比值，所以正常情况下，电感 L 为常量。当电流达到一定程度，这个时候磁芯里面所有的磁畴已经都有序排列了，即使再增大电流，已经没有多余的磁畴能有序排列来增加磁场了，所以，磁场强度基本不增加。这个时候，我们就说电感已经饱和了，电流增大，而磁通量不再增加，电感值等于磁通除以电流，所以电感值下降。通常，我们实际用的电感，饱和电流一般定义为电感值相对初始值下降 30%时对应的电流值。

横坐标是磁场强度 H，纵坐标为磁感应强度 B，仅从字面上难以理解它们之间的区别。磁场强度 H 通常是通电电流产生的，所以可以理解为通电线圈本身，没加任何介质材料时产生的磁场强度。而 B 呢，就是填充上磁性材料是总的磁感应强度。H 主要与电流大小相关，而 B 与磁性材料相关。B-H 磁滞回线描述的是磁性材料反复磁化的特性。

我们先看 OS 这一段，磁性材料如果先前没有磁化过，那么初始磁性为 0，就在 O 点，这时如果进行磁化，增大 H，那么会沿曲线到达 S 点，S 点处，完全磁饱和。这个时候如果减小 H 到 0，并不会回到 O 点，只会回到 Br 点，Br 为剩磁，这是因为部分磁畴发生了刚性偏转。因为剩磁的存在，理论上磁性材料再也回不到 O 点了，除非加热到居里温度。这种磁化曲线与退磁曲线不重合，B 的改变滞后 H 的现象称为磁滞现象。

到达 Br 后，继续施加反向的磁场，到达 -Hc 处，此时 B 才能为 0。Hc 也叫矫顽磁力。意义就是，由于磁滞现象，要使磁介质中的 B 为 0，需要一定的反向磁场强度。

继续增大反向的磁场，到达 -Hs 处，此时发生反向磁饱和。如果此时减小反向的磁场到 0，就会到 -Br 点，再增大正向磁场会到达 Hc 点，继续增大会会到 S 点。这就是一个完整的磁滞回线。

我们理解这个磁滞回线有什么用呢？

很容易想到，永磁体就是那种剩磁 Br 比较大的，属于硬磁材料。

而我们使用的电感，磁芯应是软磁性材料，剩磁比较小。为什么呢？可以这样理解，我们理想的电感是储能元件，有电流时储存能量，没电流时能量被释放，本身并不消耗能量，并且这个能量是磁场能。而实际的磁芯，电流流过时，产生磁场，有了磁场能，然后电流变为 0，因为磁滞现象，磁芯会有剩磁，也就是说磁芯没有把磁场能全部还回来，自己留了一部分，这一部分其实就是磁芯的磁滞损耗了。所以说，磁滞越大，那么损耗也就越大，为了减小损耗，电感磁芯自然就选择软磁铁材料了。

另外，我们可以推断出，电流达到一定值之后，电感感量会随电流的增大也减小。因为 B=uH，所以磁导率 u 是这个曲线的斜率。可以看到，整个曲线类似于 S 型，在电流比较小时， H 与 B 基本是线性的，磁导率 u 基本不变，那么电感感量也不变。而电流比较大时，H 与 B 是非线性的，斜率逐渐变低，也就是说 u 逐渐变小，那么电感的感量也是慢慢变小的。相信到这里，你就能明白，为什么电感规格书手册中，电感与电流的曲线是那样的了。

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磁芯的气隙，是指一部分磁路是由空气构成，故称为空气间隙，简称气隙。如 EI 型磁芯，E 和 I 的结合总存在缝隙，磁路就有气隙。圆形磁环中间开个缺口，缺口处就是气隙。

①气隙可以减小磁导率

②增大饱和电流

③增大储存能量的能力

④也可以减小剩磁

下面从微观的角度来解释下这些作用产生的原因

现在有一个圆形磁环，我们绕上线圈，通上正好使磁芯饱和的电流。正好饱和，说明里面所有的磁畴都已经有序排列了。

这时在磁环上开个气隙，去除掉一部分磁芯，那么这一部分磁畴也就被去掉了。原来在气隙处的磁畴是有序排列的，相当于是一个小磁铁，所以对气隙旁边的磁畴的有序排列有正向的作用力，现在被去掉了，所以作用力消失。气隙旁边的磁畴原来是恰好可以全部都有序排列的，现在受到的正向作用力变小了，所有就不能全部有序排列了，磁性变小，进一步导致气隙旁边的旁边的磁畴受到的作用力也变小，也没有全部有序排列，这样一个传一个，整个磁芯的磁畴没有有序排列的更多。因此，这个开了气隙的磁环是没有磁饱和的（因为饱和说明里面所有的磁畴都已经有序排列了）。 要想使磁畴再次全部有序排列，我们必须通上更大的电流，直到再次饱和。 因此，可以看出，增加气隙，饱和电流增大了。并且从整体上看，磁畴总的有序排列变少，那么产生的磁通也变小了，即磁导率变小了。也可以看出，气隙的增加，从整体上看，弱化了磁畴间的正向相互作用力，因此在没有电流的时候，剩磁变小了。

假定没有气隙时，完全磁饱和对应的磁场强度为 Bm，那么加了气隙以后，增大电流，使磁环的所有磁畴再次达到饱和，这时磁场强度应该是多少呢？我们假想一下，磁环里面的所有磁畴在饱和电流时全部排列，也就是最难偏转的那个磁畴在此时正好偏转，无论我们加不加气隙，要是那个最难的磁畴发生偏转，所以它所在的地方的磁场强度就是 Bm。所以加了气隙之后，饱和时的磁场强度还是 Bm，相对于之前没有变化。 磁场能量密度为单位体积所包含的磁场能，其公式为 B 的平方除以 2μ，磁芯的储能（可以认为Bm）不变。而气隙处的磁导率μ变成了空气，空气的磁导率一般只有磁环材料的几十分之一到几千分之一，因此，在气隙处的储能密度提升了成百上千倍。 因此，气隙增大了存储能量的能力。

那么气隙是越大越好吗？显然也不是的，因为气隙最大的时候就是没有磁环，也就是空芯电感，理论上空芯电感永不饱和，储能没有上限，只要电流够大。而实际中我们的电流总是有上限的，太大导线也承载不了。

事实上，我们说气隙增大了储能上限，说的是在各自都饱和情况下的储能。而在都不饱和的情况下，通上相同的电流，不加气隙的储能更高，因为能量密度公式等于二分之一的μ乘以 H 的平方，相同电流时，H 相同，而不加气隙时磁导率更高。气隙太大，会因为磁导率太低，所以电感感量很难做上去，所以我们需要选择合适的气隙大小。（不加气隙爆发力强，加了气隙耐力强）

那么，什么是合适的气隙大小呢？

在电路设计中，输入输出电流的最大值，还有电感值通常是确定的。所以我们在保证通以最大电流时，电感磁芯不发生饱和，因此气隙不能太小，否则很容易饱和。同时考虑成本、体积等因素，又要尽量减小气隙，这样才能以更小的体积实现更大的感量，两者综合的结果，就是一个合适的气隙大小。当然，这只是从会不会磁饱和这一方面来考虑，实际中则更为复杂，需要考虑材料类型，温度，损耗，漏感等等各个方面。

磁滞回线的变化 我们来看下加气隙之后，磁滞回线的变化，这会使我们进一步理解加气隙的影响。 横轴是电流产生的磁场 H，纵轴是加磁性磁性材料后总的磁感应强度 B。我们依次来看不加气隙，小气隙，大气隙，以及空芯的磁滞回线。完全磁饱时磁感应强度都为 Bm，磁滞在没有气隙的时候最大。因为磁场 H 主要与电流相关，所以横轴也可以看作是电流的大小，饱和电流随着气隙的增大而增大。（H和电感量是什么关系？） 储能密度为二分之一的 BH，储能大小为所形成矩形面积的一半，所以都饱和时，储能随着气隙的增大而增大。

而在都不饱和，通上相同的电流时，反而是没有气隙时的储能最大。 总结一下 1、气隙可以减小磁导率

2、气隙可以增大饱和电流

3、气隙可以增大储能上限

4、气隙可以减小剩磁

5、设计需要选择合适的气隙大小

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任意取一个曲面，如果里面通过的磁感线数量发生变化，那么会在这个曲面感生出电场。 知道了这些，那么上面那个问题（产生的电场是环形电场的，怎么到这了变成了沿着导线了方向了呢）就容易明白了，理解过程如下图。 我们在通电导线上面和下面对称选两个面，假如电流在曲面 1 产生的磁场向上，那么在曲面 2 产生的磁场方向就是向下的，两者是相反的。如果电流减小，那么磁场 B 会减小，产生的环形电场如黄色线圈，两个曲面的磁场方向不同，所以产生的环形电场是一个顺时针，一个逆时针。两个环形电场在导线上的叠加，电场方向就是沿导线向右的，也说明了此时是阻止电流变小的。 总得来说，一段导线上如果有电流变化，那么会自己产生感应电动势阻止电流的变化，这不就是电感么。

饱和电流Isat一般是指电感值相对于初始值衰减30%（一些厂家是10%，40%）的偏置电流。 饱和电流为什么会存在呢？ 电感一般都含有磁芯，特别是功率电感，磁芯是存在磁饱和的。什么是磁饱和呢？由于磁芯材料自身的特性，其通过的磁通量是不可以无限增大的。通过一定体积导磁材料的磁通量大到一定数量将不再增加，不管你再增加电流或匝数，就达到磁饱和了。当电流已经使磁芯饱和，再增加电流，也基本不会再使磁通量增加，或者说增加很少，等同于空心电感的增量，因为饱和之后磁芯失去作用，等同于空心电感。电流增大，而磁通量不增加，那么电感阻碍电流的作用就没有了，也就是说电感器失去了作用，这时的磁芯完全饱和。 当然我们并不会等到电感完全饱和。事实上，在电流比较小的时候，单位电流产生的磁通量与电流成正比，这个意思就说磁芯磁导率为常数。而随着电流慢慢增大，单位电流的增加产生的磁通量的增量是下降的，也就是说随着电流的增加磁导率是慢慢下降的，因此，电感的感量也下降。所以就有了前面的定义，电感量衰减到30%（一些厂家是10%，40%），我们就说电感饱和了。 还有个问题，饱和电流到底是有效值还是瞬间值呢？毕竟用于开关电源中，电感电流是直流上面叠加交流分量，并且交流分量还不小，这个必须得搞清楚。 饱和电流可以理解为瞬间值，因为电感的饱和的原因是因为磁芯饱和，只要电流达到一定值，就会使磁芯磁饱和，而不论你是什么时候达到。所以在电路设计中，一定不要让电感的最大电流值（瞬间值）超过其饱和电流。

温升电流，一般指电感自我温升温度不超过40℃时的电流。 曾经有人问我，这个温升电流对应的温度，指的是电感内部的，还是指的外壳？这个问题我也没找到答案，不过应该不影响我们进行电感选型。

如上图，是顺络的某电感参数，可以看到，电感的工作温度范围是-40到+125℃，后面括号说明了是包含自我温升的，所以，当电路工作环境温度小于125-40=85℃时，只要我们电感电流不超过温升电流（此时温升为40度，加上环境温度，正好125度），那么就没有问题，当然了，我们会留一些裕量。 估计又有人问了，那我环境温度小于85度，那是不是就可以超过额定温升电流Irms使用呢？ 理论上超一点没有问题，但是不建议，因为会有新的问题，超多少不会出现问题呢？没有一个定值。并且，因为超过Irms之后，温升随电流增加上升很快的，如下图示例所示： 这个曲线是顺络电感的电流与温升的关系，可以看到，曲线类似是指数曲线，在温升达到40度后，电流只要增加一点点，温度就升高很多。 所以，建议不管环境温度比85℃低多少，都不要使电感电流超过温升电流Irms，这样就万无一失了。 同样也有一个问题，这个温升电流是有效值还是瞬间值呢？ 答案是有效值。温升电流，说的是使温度上升到一定值的电流大小，这不就是有效值的定义么，其符号rms也说明了这一点。

额定电流其实就是包含前面2个电流，饱和电流和温升电流。

1、电感的额定电流，包含饱和电流和温升电流。 2、在电路设计中，电感的最大电流瞬间值不能超过饱和电流，电流有效值也不能超过温升电流。一般情况下，需要留20%-30%左右的裕量。

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