直流偏置電流源
6223 (20A)

磁性元件加入DC Bias電流檢測的目的

將未帶磁性的鐵磁物質(鐵、鎳等)放入通電的銅線繞組內，會產生磁場，應用在變壓器與電感元件，當電路工作中足夠大的電流通過電感元件，鐵芯的磁場會達到飽和，此時電感特性會下降。

• 電感選擇匹配鐵芯材料時需要考量鐵芯的導磁率與磁飽和特性
• 帶鐵芯的電感存在磁飽和問題，電感值L隨磁路的飽和而下降
• 磁飽和特性對電感影響，輕則發燙，重則發生元件燒毀

磁飽和對電感器的影響

應用於開關電源的電感元件，其中以功率電感器是必不可少的儲能元件，使濾波和開關電路正常工作，功率電感器匹配的磁芯材料常見分為兩種，一種是鐵氧體，另一種是鐵粉芯，兩種功率電感器的磁飽和特性大不同。

鐵氧體電感器特點為高磁芯材料的導磁率在DC電流水平甚至工作溫度達到一定程度時，會引發急遽的電感量下降，一旦鐵氧體處於飽和狀態造就電感驟降，由此產生的高紋波電流將對電路造成永久性損壞。

鐵粉芯電感器是一種比較安全的選擇，具備較為廣泛的DC電流偏流與溫度特性，因此比較不會發生完全飽和的狀態。

選型阻抗分析儀6632

支援線圈電感類元件更多磁飽和電流分析

MICROTEST 直流偏流源測試系統提供磁飽和電流曲線繪圖分析，透過曲線掃描結果可快速檢視電感量下降%幅度

電感器製造商定義磁飽和電流(Isat)與額定溫升電流(Irms)

在電路設計中，電感的最大電流瞬間值不能超出飽和電流，電流有效值亦不能超出溫升電流，一般情況下需要保留20%-30%空間。

電感器重要規格參數-額定電流包含了磁飽和電流(Isat)與溫升電流(Irms)

- 磁飽和電流

會將電感量下降百分比設定在20%-30%狀態下的電流值

-溫升電流

當電感器處於工作狀態下，電感器自我溫升溫度不超過40°時的電流，因此大多的電感器製造商定義溫度上升40°時的溫升電流值。

MICROTEST 直流偏流源測試系統提供溫升電流繪圖分析

    MICROTEST  溫升掃描功能量測方式

• 是以IDC 值當作電感溫升為Tr°C 時的直流偏置
• 依照銅導線的溫度係數約為3,930 ppm
• Tr 溫升下其電阻值為RDC_Tr= RDC（1+0.00393Tr）
• 熱阻越大意味著電感器流過負載電流時所產生的溫升較高

電動車核心元件-功率電感器溫升特性是可靠度驗證非常重要的關鍵

對於電動車車載電子設備運行的穩定度中，DC-DC轉換器中，功率電感器僅次於核心元件IC，選對電感器就能帶來高度轉換效率，尤其是汽車可靠度驗證
中，最重要的溫升表現是致勝關鍵，像是應用於車載影音系統、車燈等電源管理系統，對功率電感器的要求須具備高飽和性、低損耗以及優異的溫度特性。透過溫升掃描曲線可觀測功率電感在工作運行中因電流導致溫度上升的變化，協助工程師驗證額定電流的數值，避免電流不足造成工作下表面溫度過高，影響效率。

MICROTEST 6243+6632是濾波電感驗證磁飽和特性最佳高頻分析神器

6223+6632是DC偏流源搭載高頻阻抗分析儀，高頻響應為100Hz-10MHz，輸出最大電流支援至120A，在濾波電路中，磁飽和可以說是電感響應磁場的極限，若磁場持續增大，電感不會對此磁場的改變而產生反應，磁通 = L * I / N，往往電感越大，飽和電流就越小。

應用案例-3C 筆電的AC-DC 電源

電網中EMI 課題一直是設計濾波電路的關鍵之一，當EMI 雜訊串入電子整機時，導致整體運作不穩定，因此EMI 濾波器成功解決這項難題，而濾波電感的
好壞決定了整個EMI 濾波模組的性能。

設計方式將EMI 濾波模組與主體電路同設計於一個空間盒子裡，若主體電路發燙時會傳導熱能量引發共模電感磁飽和問題，此外溫升也會造成錳鋅高導磁芯磁通密度降低情況，以及開路電感值的比值與漏感值皆會影響濾波電感器的效能。

可設置兩條繪圖曲線，TRACE A是電感值(L)、TRACE B是阻抗(Z)，加入DC偏流分析電感器飽和特性

電感器在直流電流下如同短路，對交流電流下則呈現高阻抗，在電路中的基本用途有調諧、儲能、扼流、濾波等。在開關轉換器的應用中，電感器是最重要的儲能元件，且與輸出電容形成低通濾波器，將輸出電壓漣波變小，因此也在濾波功能上扮演重要角色，而磁飽和對濾波的效能會變差，可利用DC偏流源測試系統進行兩個參數繪製兩條曲線進行磁飽和特性分析。

從阻抗圖可檢視電感在不同頻率下的表現。電感的阻抗約與頻率成正比（Z=2πfL），頻率愈高，電抗會比交流電阻大很多，因此阻抗表現如同純電感（相位為90˚）。再往高頻段發展，寄生電容效應，可檢視阻抗的自我諧振頻率點，過了此點阻抗下降呈現電容性，且相位逐漸轉為-90 ˚。

升級選型6632S系列，提供7種等效電路模型分析寄生參數對整體阻抗影響

在實際產線中由於不存在理想的電感器，像是銅線繞組而成的電感器，銅線上的寄生電容與線間形成的電容與並聯在電感上的等效阻抗等，都可能造成整體電感器品質不如預期。

搭載6632S系列阻抗分析儀提供7種等效電路模型分析，其中A、B、F三款模型可應用於電感器三元件/四元件組態進行等效電路分析，可修改寄生參數R1、L1、C1模擬出寄生參數改變以後的阻抗曲線，將實際元件與模擬出的曲線進行特性比較，協助工程師更有效率完成產品驗證。

透過電感器等效電路分析，在自我諧振頻率(SRF)下，電感與寄生電容形成並聯諧振電路，此時並聯交流電阻(R)成為主導性元件，SRF為電感器最高阻抗點，通過SRF頻率以後電容性元件會轉成主導性元件，因此電感器會失去電感性。

對於濾波電路設計工作的工程師而言，可利用6632S等校電路模型進行分析，只要阻抗充分由電阻控制，即可使用超過SRF的電感器作為合適的衰減目標頻率。

對於儲能DC-DC轉換電路設計工程師而言，為了避免出現破壞性的電流尖峰與共振，電感器不能高於自我諧振頻率(SRF)的工作頻率開始升高，可利用等效電路分析檢視寄生參數對元件的頻率影響。 

MICROTEST 直流偏流源測試系統內置導磁係數分析與測量功能
透過曲線掃描分析功能，選擇導磁係數虛部r'' 與實部r' 在不同頻率下的表現特性，快速分析電感器應用在適合的頻段工作。

儀器內置導磁係數(μr'/ μr'')測量，快速分析不同磁性材料的導磁特性

鐵芯與鐵氧體鐵芯飽和特性大不同，其中關鍵參數為導磁特性，鐵氧體鐵芯的導磁率會徒降，而鐵粉芯可緩慢降低

一般高頻電感常用的是鐵氧體鐵芯

具備含有鎳鋅（NiZn）或錳鋅（MnZn）之鐵氧體化合物，屬於矯頑磁力（coercivity）低的軟磁類鐵磁材料，錳鋅及鎳鋅鐵氧體具有較高的相對磁導率（relative permeability；μr），分別為約1500～15000及100～1000，優點是其高導磁特性使得鐵芯在一定體積下可有較高的電感量，缺點是其可耐受的飽和電流較低，且鐵芯一旦飽和，磁導率會驟降。

粉末鐵芯屬於軟磁類鐵磁材料

是由不同材料的鐵粉合金或只有鐵粉而製成，配方中有顆粒大小不同的非導磁材料，因此飽和曲線表現較為緩和，粉末鐵芯多以環型（toroidal）狀態居多，較常見的粉末鐵芯有鐵矽鋁合金（Sendust）、鐵鎳鉬合金（MPP）、鐵鎳合金（high flux）及鐵粉芯（iron powder）等。

• 鐵鎳鉬合金簡稱MPP

是molypermalloy powder的縮寫，相對磁導率約14～500，飽和磁通密度約7500高斯（Gauss），比鐵氧體的飽和磁通密度（約4000～5000高斯）高出許多。MPP具有最小的鐵損，在粉末鐵芯中，溫度穩定性最好。當外加直流電流達飽和電流ISAT時，電感值緩慢降低，不會急劇衰減，通常應用於電源轉換器之功率電感及EMI濾波之用。

• 鐵矽鋁合金鐵芯

是由鐵、矽、及鋁組成之合金鐵芯，相對磁導率約26～125。鐵損介於鐵粉芯與MPP及鐵鎳合金之間。飽和磁通密度比MPP高，約10500高斯。溫度穩定性及飽和電流特性比MPP及鐵鎳合金稍微遜色，但較鐵粉芯及鐵氧體鐵芯為佳，常見應用於EMI濾波、功因修正（PFC）電路及開關電源轉換器之功率電感。

• 鐵鎳合金鐵芯

是由鐵及鎳組合而成相對磁導率約14～200，鐵損及溫度穩定性均介於MPP及鐵矽鋁合金之間。鐵鎳合金鐵芯的飽和磁通密度最高，約15000高斯，且可耐受直流偏置電流較高，DC偏流特性佳，常應用於有功因修正、儲能電感、濾波電感、返馳式轉換器之高頻變壓器等。

• 鐵粉芯

是由顆粒非常小、彼此間絕緣的高純度鐵粉顆粒製成，製作過程使其具有分散式的氣隙。鐵粉芯之相對磁導率約10～75，約15000高斯之高飽和磁通密度。在粉末鐵芯中，鐵粉芯的鐵損最高，但成本也是最低。

利用MICROTEST 直流偏流測試系統，為您分析最適合您的電感器，更有效率完成磁飽和的測量，透過儀器選擇重要的參數如Ls 電感量、Q 品質因數、Z 阻抗與DCR 直流電阻，設定頻率訊號為100kHz，AC 電壓訊號為1V，測量電感值為2.07μH，加上直流偏置200A 可觀察到電感量下降至1.02μH。

選擇多步測試功能(List mode)，可先設定第一步測量感應線圈的電感量，第二步加入直流偏置電流源進行加上DC Bias 偏流以後的感量測量。

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DIP元件DC偏流測試治具(F6210)
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