Індуктивність є важливою частиною джерела живлення DC/DC. При виборі котушки індуктивності слід враховувати багато факторів, наприклад значення індуктивності, DCR, розмір і струм насичення. Характеристики насичення котушок індуктивності часто неправильно розуміють і викликають проблеми. У цій статті обговорюватиметься, як індуктивність досягає насичення, як насичення впливає на схему та метод виявлення насичення індуктивності.
Причини насичення індуктивності
Спочатку інтуїтивно зрозумійте, що таке насичення індуктивності, як показано на малюнку 1:
малюнок 1
Ми знаємо, що коли струм пропускається через котушку на малюнку 1, котушка генеруватиме магнітне поле;
Магнітне осердя буде намагнічуватися під дією магнітного поля, а внутрішні магнітні домени будуть повільно обертатися.
Коли магнітний сердечник повністю намагнічений, напрямок магнітного домену такий самий, як і магнітне поле, навіть якщо зовнішнє магнітне поле збільшується, магнітний сердечник не має магнітного домену, який може обертатися, і індуктивність переходить у насичений стан .
З іншої точки зору, на кривій намагніченості, показаній на малюнку 2, співвідношення між щільністю магнітного потоку B і напруженістю магнітного поля H відповідає формулі праворуч на малюнку 2:
Коли щільність магнітного потоку досягає Bm, щільність магнітного потоку більше не збільшується значно зі збільшенням напруженості магнітного поля, і індуктивність досягає насичення.
Із співвідношення між індуктивністю та проникністю µ можна побачити:
Коли індуктивність насичена, мкм буде значно зменшено, і зрештою індуктивність буде значно зменшено, і здатність пригнічувати струм буде втрачена.
малюнок 2
Поради щодо визначення насичення індуктивності
Чи є поради щодо оцінки насичення індуктивності в практичних застосуваннях?
Його можна звести до двох основних категорій: теоретичні розрахунки та експериментальне тестування.
☆Теоретичний розрахунок можна починати з максимальної щільності магнітного потоку та максимального струму індуктивності.
☆Експериментальний тест головним чином зосереджується на формі хвилі струму індуктивності та деяких інших методах попереднього оцінювання.
Ці методи описані нижче.
Обчисліть щільність магнітного потоку
Цей метод підходить для проектування індуктивності з використанням магнітного сердечника. Основні параметри включають довжину магнітного кола le, ефективну площу Ae тощо. Тип магнітного сердечника також визначає відповідний клас магнітного матеріалу, а магнітний матеріал робить відповідні положення щодо втрат магнітного сердечника та щільності магнітного потоку насичення.
За допомогою цих матеріалів ми можемо розрахувати максимальну щільність магнітного потоку відповідно до фактичної розрахункової ситуації, як показано нижче:
На практиці обчислення можна спростити, використовуючи ui замість ur; Нарешті, порівнюючи з щільністю потоку насичення магнітного матеріалу, ми можемо судити про те, чи існує ризик насичення для розробленої індуктивності.
Обчислити максимальний струм індуктивності
Цей метод підходить для проектування схеми безпосередньо з використанням готових індукторів.
Різні топології схем мають різні формули для розрахунку струму індуктивності.
Візьмемо як приклад мікросхему Buck MP2145, її можна розрахувати за такою формулою, а обчислений результат можна порівняти зі значенням специфікації індуктивності, щоб визначити, чи буде індуктивність насиченою.
Судячи з форми індуктивного струму
Цей метод також є найбільш поширеним і практичним в інженерній практиці.
Беручи MP2145 як приклад, інструмент моделювання MPSmart використовується для моделювання. З форми сигналу моделювання видно, що коли індуктор не насичений, струм індуктора є трикутною хвилею з певним нахилом. Коли індуктивність насичена, форма хвилі струму індуктивності матиме очевидне спотворення, яке спричинене зменшенням індуктивності після насичення.
У інженерній практиці ми можемо спостерігати, чи є спотворення форми струму індуктивності на основі цього, щоб визначити, чи є індуктивність насиченою.
Нижче наведено виміряну форму сигналу на демонстраційній платі MP2145. Можна побачити, що після насичення спостерігаються очевидні спотворення, що узгоджується з результатами моделювання.
Виміряйте, чи не нагрівається індуктивність аномально, і послухайте, чи немає аномального свисту
Є багато ситуацій в інженерній практиці, ми можемо не знати точного типу сердечника, важко знати величину струму насичення індуктивності, а іноді незручно перевіряти струм індуктивності; У цей час ми також можемо попередньо визначити, чи відбулося насичення, вимірявши, чи має індуктивність ненормальне підвищення температури, або прослухавши, чи є ненормальний крик.
Тут наведено кілька порад щодо визначення насичення індуктивності. Сподіваюся, це було корисно.
Час публікації: 07 липня 2023 р
