【導(dǎo)讀】電容器、電阻器和集成電路在內(nèi)的許多電子元件都有規(guī)定的額定電壓，電感器卻很少有規(guī)定。為什么電感數(shù)據(jù)表上沒(méi)有規(guī)定額定電壓？
介紹
無(wú)論是通過(guò)測(cè)試還是計(jì)算來(lái)確定電感的額定電壓都存在一些挑戰(zhàn)。電感不支持直流或低頻工作電壓，除非是高電感值（通常>1mH）。通過(guò)測(cè)試來(lái)驗(yàn)證工作電壓是很困難的，并且應(yīng)視實(shí)際應(yīng)用而定。電感的不同制造方法以及制程應(yīng)力如彎線，都使計(jì)算電壓的理論額定值變得不可行。下面對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了闡述，以便更容易地為特定應(yīng)用選擇最合適的電感。
額定電壓的定義
電感的額定電壓是指施加在端子上，并且不會(huì)產(chǎn)生電弧或絕緣擊穿的最大電壓。高于最大額定電壓時(shí)，就會(huì)造成匝間絕緣擊穿而短路，或繞組對(duì)鐵芯或?qū)蚣艿慕^緣擊穿。
計(jì)算
由于存在圈數(shù)、銅線絕緣類(lèi)型和厚度、線圈分層、橫跨引線的彎折或成型等眾多構(gòu)造的變數(shù)，要計(jì)算電感的理論電壓限值，即使并非不可能，也是非常困難的。
例如，有一些標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法可以確定絕緣銅線的額定電壓，其額定電壓即使沒(méi)有上千伏的話(huà)，通常也有幾百伏。但該額定值容易受線圈成型過(guò)程的影響，此過(guò)程是繞制電感的必要過(guò)程。即使在一個(gè)嚴(yán)格控制的制造環(huán)境中，銅線也會(huì)受到應(yīng)力，產(chǎn)生裂紋或缺損。即使在遠(yuǎn)低于銅線“目錄”額定值的電壓下，銅線上的小刮傷依然可能引起電弧或擊穿。要計(jì)算包含了這些變數(shù)的額定值是不實(shí)際的。
測(cè)試方法
高壓（高電勢(shì)）測(cè)試不足以確定電感的工作電壓。高壓測(cè)試用于確定變壓器內(nèi)初級(jí)到次級(jí)的隔離，并且可用于確定繞組到外殼或繞組到地的隔離。然而，傳統(tǒng)的高壓測(cè)試不能用于確定電感端子到端子的額定電壓。
對(duì)于電感的工作，V=L×di/dt明確暗示大的直流電壓（或交流線路電壓）不能夠外加于電感的端子。
舉例說(shuō)明，10μH的功率電感MSS1038-103的直流電阻額定值為0.035Ω。如果對(duì)該電感的端子進(jìn)行傳統(tǒng)的500 VDC高壓測(cè)試，就好比將500V加到一段電阻為0.035Ω的銅線上。根據(jù)歐姆定律，向0.035Ω外加500V需要一個(gè)大于14,000 A的電流源。這顯然是不切實(shí)際的，問(wèn)題也正是出在這里。電壓擊穿測(cè)試實(shí)際是在確定何時(shí)高壓會(huì)造成短路。對(duì)于傳統(tǒng)的高壓測(cè)試儀來(lái)說(shuō)，電感已然是一個(gè)短路電路了！
為了測(cè)試絕緣擊穿或電弧，就有必要引發(fā)電感產(chǎn)生電壓脈沖、突增或振蕩。這種感生電壓或振蕩測(cè)試是可以進(jìn)行的。這種技術(shù)已被廣泛接受，并且有商用測(cè)試儀。但是，感生電壓取決于電感儲(chǔ)存和維持共振能量的能力，一般在電感值大于1mH時(shí)才有效，這就排除了大多數(shù)電感，除了那些為供電頻率應(yīng)用而設(shè)計(jì)的以外。
電感能夠承受的感生電壓取決于銅線絕緣的類(lèi)型、線圈圈數(shù)和分層以及其他因素，例如線圈與導(dǎo)磁芯之間的距離、端子之間的距離和絕緣材質(zhì)如CTI（中文解釋為相對(duì)漏電指數(shù)）。因此，即使是在同一系列的電感里面，每個(gè)電感值的額定電壓也會(huì)不同。
此外，根據(jù)感生電壓測(cè)試來(lái)推斷和預(yù)測(cè)特定應(yīng)用中的實(shí)際絕緣擊穿是非常困難的。電壓電弧或擊穿會(huì)隨環(huán)境因素（如灰塵或濕度）以及工作條件（如脈沖波形）的變化而變化。較之恒電壓或緩慢增加的電壓，上升時(shí)間急劇的信號(hào)一般會(huì)在較低的電壓下產(chǎn)生電弧。
結(jié)語(yǔ)
這樣看來(lái)，選擇電感好像幾乎就是件碰運(yùn)氣的事情。好消息是，雖然所有這些因素使電感的額定電壓測(cè)試或計(jì)算很困難，但電感的額定電壓卻并沒(méi)有測(cè)試的必要。大多數(shù)應(yīng)用都只需電感在非常小的工作電壓下工作，通常只是幾伏而已。
記住，多數(shù)電感是通過(guò)抑制電流而不是通過(guò)高壓感應(yīng)來(lái)工作的。幾乎所有商業(yè)電感在幾伏甚至幾十伏下工作都沒(méi)有問(wèn)題。因此，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，電感的額定電壓并不構(gòu)成問(wèn)題。
對(duì)于高壓線路或繞組的高壓感應(yīng)工作應(yīng)用，就有必要考慮電感繞組擊穿的可能性。對(duì)于這些情況，建議與電感設(shè)計(jì)人員或制造商探討特定的應(yīng)用，做出一個(gè)測(cè)試計(jì)劃以確保電感的適用性。
推薦閱讀：
