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一体成型电感怎么判断好坏?万用表测出0Ω不一定是短路,DCR、电感量与上板纹波核对

沃虎技术团队 ·发布 ·约 13 分钟阅读
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  1. 01万用表显示0Ω:WHYT系列DCR最低0.65mΩ,比表笔电阻还小,好料坏料都显示约0Ω
  2. 02匝间短路:DCR几乎不变,只有测电感量或上板看纹波才能发现
  3. 03四线法测DCR:电压夹夹在端子上、常温下测,和规格书DCR最大值比
  4. 04饱和不是坏了:上板电流上升段变陡说明超过ISAT,要换大一档而不是换同型号

DC-DC 电源出了问题,输出纹波变大、电感烫手,或者整板干脆起不来,维修时很多人第一件事就是拿万用表量一下电感:两端一量显示 0Ω,就判它短路了;显示 0.3Ω,又觉得是好的。换上新料,问题还在,或者把好料当坏料扔了。

问题在于一体成型电感的直流电阻(DCR)太小了。以沃虎电子(VOOHU)的 WHYT 系列一体成型电感为例,WHYT1040 系列的 DCR 最低只有 0.65mΩ,普通万用表的表笔加引线就有零点几欧,量出来的读数基本就是表笔电阻。好料、坏料在万用表上看起来一样。本文讲清楚一体成型电感常见的几种坏法,每种坏法该用什么仪器测,以及怎么拿沃虎官网的系列参数做判断。

#一、先说结论:万用表只能判断断没断

一体成型电感判断好坏,要分三步看,缺一步都可能误判:

第一步,万用表通断档或电阻档:只能判断绕组有没有断开。显示 OL(开路)就是坏了;显示零点几欧,只说明是通的,说明不了别的。

第二步,四线毫欧表测 DCR、LCR 表测电感量:DCR 明显超过规格书最大值,说明端子、焊点或绕组有问题;电感量明显低于标称值,说明有匝间短路或磁体开裂。

第三步,上板带载测电感电流波形:离板测都正常、上板还是有问题时,看纹波电流的大小和形状,判断是电感本身坏了,还是电流超过了饱和电流(ISAT),属于选型问题。

这里有一个反直觉的地方:匝间短路时,DCR 几乎不变,甚至还会略小一点,因为短掉几匝,导线反而变短了。只测电阻永远发现不了这种坏法,必须测电感量。

#二、一体成型电感常见的四种坏法

一体成型电感是把绕好的线圈埋进金属磁粉里一起压制成型,外面看就是一个整块。它的坏法和传统绕线电感不太一样,主要有下面四种:

坏法常见原因DCR 会怎样电感量会怎样
开路端子和绕组的焊接点断开、焊盘被拉脱、长期过流烧断无穷大,万用表显示 OL测不出
端子接触不良回流焊或返修次数多、板子弯曲受力、端子氧化偏大,可能时好时坏基本正常
匝间短路长期过热导致漆包线绝缘层老化、过压击穿几乎不变或略小明显下降
磁体开裂受外力冲击、贴片机压力过大、冷热冲击基本不变下降,纹波跟着变大

四种坏法里,万用表只能发现第一种。第二种要靠四线法测 DCR,第三、四种要靠 LCR 表测电感量,或者上板看纹波。

#三、为什么万用表量不准:低档位 DCR 比表笔电阻小几百倍

常见的三位半万用表,200Ω 档分辨率是 0.1Ω,也就是 100mΩ。两根表笔加引线本身就有 0.2~0.5Ω。而沃虎 WHYT 系列一体成型电感的 DCR 大多在几毫欧到几百毫欧之间,低电感量档甚至不到 1mΩ。下表是官网 WHYT 系列 11 个尺寸的参数范围:

系列尺寸 L×W×H (mm)电感量DCRISAT
WHYT06307.0×6.6×2.80.22~47µH3~385mΩ2~34A
WHYT06407.0×6.6×3.80.68~47µH4.8~320mΩ2.5~19A
WHYT06507.0×6.6×4.80.47~47µH3.9~230mΩ2.6~21A
WHYT103011.5×10×2.80.22~33µH0.89~160mΩ2.6~33A
WHYT104011.5×10×3.80.15~100µH0.65~340mΩ2.3~75A
WHYT105011.5×10×4.80.22~100µH0.8~290mΩ2.8~65A
WHYT125013.45×12.6×4.80.22~47µH0.7~130mΩ5~75A
WHYT126013.45×12.6×5.84.7~150µH9~350mΩ2.7~24A
WHYT126513.45×12.6×6.54.7~100µH8.5~170mΩ4~24A
WHYT177017.15×17.15×72.2~100µH2.5~130mΩ5~34A
WHYT231323.5×22.0×12.61~100µH0.95~40mΩ9~60A

可以看到,即使是 DCR 最大的档位(WHYT0630 的 385mΩ),也只比万用表的分辨率大三四倍;而 WHYT1030、WHYT1040、WHYT1050、WHYT1250、WHYT2313 这五个系列,最低档的 DCR 都在 1mΩ 左右或更低。用万用表量这些料,读数里 99% 以上是表笔电阻。所以量出“0Ω”不能说明短路,量出“0.3Ω”也不能说明正常。

WHYT2313系列
电感器 · 一体成型电感WHYT2313系列电感值1.00-100.00μH DCR 0.95-40.00mΩ IRMS 11-70A ISAT 9-60A 一体成型电感
WHYT 系列23.5*22*12.6mm1.0-100.00uH0.95-40mΩ11-70A9-60A
普通万用表两线法与毫欧表四线法测一体成型电感直流电阻(DCR)的接线对比示意图:两线法读数被0.2~0.5Ω表笔电阻淹没,四线法电压线直接搭在端子上,可分辨毫欧级差别
两线法与四线法测 DCR 的区别

#四、测 DCR:用四线法,结果和规格书最大值比

测毫欧级电阻要用四线法(也叫开尔文接法)。毫欧表有四个端子:两根电流线负责送电流,两根电压线只负责测电压。电压线里几乎没有电流流过,表笔和引线的电阻不会算进读数,这样才能分辨出零点几毫欧的差别。

测量时注意三点:

1. 电压夹要夹在电感端子上,不要夹在焊盘或走线上。焊盘到端子之间的焊锡和铜皮也有电阻,低电感量档的 DCR 和一小段铜皮是同一个量级,夹错位置读数会明显偏大。

2. 能拆就拆下来测。DCR 在板上也能测,但电压夹往往只能夹到焊盘或焊锡上,读数会偏大;电感量在板上基本测不准,因为电感一端接着输出电容,另一端经过芯片内部的开关管通到地,LCR 表的测试信号会从这些支路分流。

3. 注意温度。铜的电阻大约每升高 1℃ 增加 0.39%,刚断电的电感如果有 60℃,DCR 会比常温高 10% 以上。要等电感回到室温再测,或者按温度折算。

判断标准很简单:拿测量值和该料号规格书里的 DCR 最大值比。没超最大值,DCR 这一项就算过关;明显超出,就要检查端子和焊点。沃虎官网系列页上给的是整个系列的 DCR 范围,具体某个电感量档的典型值和最大值,以系列规格书为准。

#五、测电感量:离板发现匝间短路和磁体开裂,只能靠它

匝间短路和磁体开裂,DCR 都看不出来。离板时只能测电感量,上板时还可以看纹波(见第六节)。用 LCR 表测,测试频率和测试电压按规格书标的条件设,测出来的值和标称电感量比,看是否在规格书给的公差范围内。

低电感量档的电感本来就只绕几匝,短掉一匝,电感量就会明显下降,而 DCR 和好料几乎一样。这时候只量电阻,会判它是好的。

测电感量也有两个容易踩的坑:

第一,测试条件要和规格书一致。同一颗电感,测试频率和测试电压不同,读数会有差别;而且 1µH 以下的小电感量,LCR 表在低频下读数误差很大。用和规格书不一样的条件测,再拿结果去对标称值,可能把好料判成坏料。

第二,LCR 表测的是小信号、零偏置下的电感量。电感上板后要通直流,电流越大,电感量越低,这是正常现象,不是坏了。LCR 表测着正常、上板有问题的,要接着看第六节。

#六、上板测纹波:分清是电感坏了还是饱和了

离板测 DCR 和电感量都正常,上板后纹波还是大、电感还是烫,就要上板看电感电流。用电流探头夹在电感一端,或者在电感后串一个小采样电阻,看一个开关周期内的电流波形。

Buck 电路的纹波电流可以先算出来:ΔI = Vout ×(1 − D)/(L × f),D ≈ Vout / Vin。以 12V 转 3.3V、开关频率 500kHz、电感 2.2µH 为例,D ≈ 0.275,ΔI ≈ 3.3 × 0.725 /(2.2µH × 500kHz)≈ 2.2A。

Buck电路一体成型电感上板电流波形示意图:正常时为三角波,电感量下降时三角波峰峰值变大,电感饱和时上升段后半截变陡上翘
上板测电感电流的三种典型波形

测出来的波形和计算值对比,大致分三种情况:

波形说明什么怎么处理
三角波,峰峰值约 2.2A电感正常问题在别处,查电容、芯片和布局
仍是直线三角波,但峰峰值约 4.4A等效电感量大约只剩一半,可能匝间短路或磁体开裂拆下用 LCR 表复测,确认后换同型号
上升段后半截变陡、往上翘峰值电流超过 ISAT,电感进入饱和不是电感坏了,是选型偏小,换 ISAT 更大的档位

第三种情况最容易误判。饱和的电感拆下来测,DCR 和电感量都正常,换一颗同型号的新料上去,现象一模一样。这时候要核对的是峰值电流:峰值电流 = 负载电流 + ΔI / 2,要小于规格书的 ISAT,并且留出余量。一体成型电感的金属磁粉磁芯饱和得比较平缓,不会一下子塌掉,但电感量下降后纹波变大、损耗上升,温升也会跟着上去。

#七、发热和外观:两个辅助判断

电感烫手不一定是坏了。一体成型电感的额定电流 IRMS 是按温升定义的,满载时表面有一定温升是正常的,具体温升值以规格书为准。判断时可以对比同一块板上其他几路电源,或者对比同型号的好板:同样负载下,某一颗明显更烫,就值得怀疑。

用热像仪看还能多一个信息:如果热点集中在某一个端子附近,多半是端子焊点接触不良,接触电阻在发热;如果整颗均匀发烫,更可能是电流超过 IRMS,或者纹波太大导致磁芯损耗增加。整颗发烫又换不了占板面积时,可以看看同一占板下更高的型号:同样 13.45×12.6mm,WHYT1265 比 WHYT1260 高 0.7mm,DCR 上限从 350mΩ 降到 170mΩ。

WHYT1265系列
电感器 · 一体成型电感WHYT1265系列WHYT1265 系列 电感值4.7-100uH DCR 8.5-170mΩ IRMS 3.5-16A ISAT 4-24A 一体成型电感
WHYT 系列4.7-100uH8.5-170mΩ3.5-16A4-24A

外观上重点看三处:本体有没有裂纹或缺角,端子有没有翘起或和本体分离,表面有没有明显变色。一体成型电感本体是压制成型的,表面有细小裂纹时,裂纹可能继续扩展,电感量也可能已经开始下降,即使测着还在公差内,也建议更换。

#八、确认坏了以后:怎么换料

确认电感坏了,最稳妥的是换同系列、同电感量档的料。如果原来是因为饱和或过热出的问题,就不能原样换回去,要按实际电流重新选档:

1. 峰值电流超过 ISAT:在同一尺寸里换 ISAT 更大的档位,通常意味着电感量更小,要重算纹波;或者换占板面积更大的系列,比如从 WHYT0650(7.0×6.6mm)换到 WHYT1050(11.5×10mm),两者高度都是 4.8mm。

2. 温升过高:换 DCR 更小的料。同样高度 4.8mm,WHYT0650 的 DCR 最低 3.9mΩ,WHYT1050 最低 0.8mΩ,WHYT1250 最低 0.7mΩ。这三个是各系列最低电感量档的值,同一电感量下比较,一般也是占板越大、DCR 越小,具体以规格书为准。

3. 高度受限:同一占板面积有不同高度可选,WHYT0630、WHYT0640、WHYT0650 分别是 2.8、3.8、4.8mm,WHYT1030、WHYT1040、WHYT1050 也是这三个高度。高度变低,同电感量下 ISAT 和 DCR 一般会变差,换之前要核对规格书。

WHYT0630系列
电感器 · 一体成型电感WHYT0630系列电感值 0.22-47uH DCR 3-385mΩ IRMS 1.5-24A ISAT 2-34A 一体成型电感
WHYT 系列7.0*6.6*2.8mm0.22-47uH3-385mΩ1.5-24A2-34A

更多系列可以在沃虎官网的一体成型电感分类里按尺寸、电感量和电流筛选。

#九、判断好坏四步法和打样核对清单

把上面的内容整理成四步:第一步,万用表量通断,OL 直接判坏;第二步,拆下用四线法测 DCR,和规格书最大值比;第三步,LCR 表按规格书条件测电感量,看是否在公差内;第四步,前三步都正常但上板有问题时,上板看电感电流波形,区分饱和和损坏。换料或改版打样时,按下表逐项核对:

序号核对项怎么查
01万用表通断显示 OL 即开路,直接更换
02DCR(四线法)电压夹夹在端子上,常温下测,和规格书 DCR 最大值比
03电感量(LCR 表)按规格书测试频率和电压,和标称值及公差比
04外观本体裂纹、缺角、端子翘起、变色
05焊点端子焊锡是否饱满,有无虚焊、冷焊
06纹波电流上板实测峰峰值,与 ΔI 计算值对比
07峰值电流与 ISAT负载电流 + ΔI/2 小于 ISAT 并留余量
08满载温升热像仪看整颗还是端子局部发热
09同板对比同型号好板、同负载下温度和波形对比
10换料后复测新料上板重复 06~08,确认问题消失

#十、常见问题 FAQ

万用表量电感两端显示 0Ω,是不是短路了?

不一定。一体成型电感的 DCR 只有零点几到几百毫欧,大多比万用表表笔本身的电阻还小,好料也会显示接近 0Ω。要用四线毫欧表测 DCR,用 LCR 表测电感量,才能判断。

DCR 正常,电感就一定是好的吗?

不是。匝间短路和磁体开裂时,DCR 几乎不变,但电感量会下降。必须再测一次电感量。

电感在板上能直接测吗?

通断能在板上测。DCR 在板上测,电压夹要尽量夹到端子上,否则读数偏大;电感量在板上测不准,因为输出电容和芯片内部开关管会分流 LCR 表的测试信号,要拆下来测。

LCR 表测的电感量比标称值低一点,算坏吗?

先确认测试频率和测试电压是不是按规格书设的。条件一致后,在规格书公差范围内就是正常的;明显超出公差才算异常。

电感拆下来测都正常,换新料后问题还在,怎么回事?

多半是饱和,不是电感坏了。上板看电感电流,如果上升段后半截变陡,说明峰值电流超过了 ISAT,要换 ISAT 更大的档位或更大尺寸的系列。

电感很烫,要不要换?

先和同型号好板对比。同负载下明显更烫的,查端子焊点和电感量;温度和好板一样的,说明是设计余量问题,要按 IRMS 和 DCR 重新选档,比如换占板更大、DCR 更低的系列。

如果你正在排查一体成型电感的问题,或者想因为温升、饱和换一个更合适的档位,可以把输入输出电压、开关频率、负载电流、板上可用尺寸和高度发给我们。沃虎电子 FAE 会帮你从 WHYT 系列里挑出合适的料号,并提供规格书和样品。

——— VOOHU 沃虎电子 技术团队

技术支持邮箱:fae.thorne@voohu.cn | 电话:400-1048-018

苏州沃虎电子科技有限公司 | www.voohu.cn

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