开磁路电感感值与饱和裕量计算方法研究

随着电力电子领域关键器件（半导体与磁性器件等），软开关拓扑和控制方式的不断进步，电力电子行业逐步完善，在电源质量、性能指标和成本上的优势越来越明显，基本替代了原有低频线性电源。
半导体开关和磁性器件均是电力电子行业的关键器件。磁性器件在其中主要起到能量的隔离、缓冲作用（储能和滤波）。磁性器件对电源系统的效率和其他性能指标（温升、EMI和纹波等）都有着直接和重要的影响。
在直流滤波电感应用上，由于其直流分量大交流分量小的特点，经常需要用到开磁路电感。开磁路电感最大的优势就是抗直流偏置能力强，可以缩减电感体积和成本。但是开磁路电感在实际应用中也有一些问题，比如感值和直流偏置计算困难，扩散磁通有干扰（会引起电气性能和EMI问题），某些情况下甚至会与周围其他器件构成近场互耦，如果周围有金属物体还会产生额外的涡流损耗。这些不利条件都限制了开磁路电感在某些领域的应用。
对于开磁路的感量和抗饱和能力计算问题，目前业内还没有比较准确的计算方法。在实际设计过程中还是主要以实测为主，这对产品的研发周期造成了很大困扰。本文基于磁路模型分析，并结合电磁仿真软件和实验数据，推导了开磁路电感的感量与抗偏置能力的计算公式，经过实际验证误差率可以控制在10%以内。