Indukčnost je důležitou součástí DC/DC napájení. Při výběru induktoru je třeba vzít v úvahu mnoho faktorů, jako je hodnota indukčnosti, DCR, velikost a saturační proud. Charakteristiky saturace induktorů jsou často nepochopeny a způsobují potíže. Tento článek pojednává o tom, jak indukčnost dosáhne saturace, jak saturace ovlivňuje obvod a způsob detekce saturace indukčnosti.
Příčiny saturace indukčnosti
Nejprve intuitivně pochopte, co je saturace indukčnosti, jak je znázorněno na obrázku 1:
Obrázek 1
Víme, že když cívkou na obrázku 1 prochází proud, cívka generuje magnetické pole;
Magnetické jádro se působením magnetického pole zmagnetizuje a vnitřní magnetické domény se budou pomalu otáčet.
Když je magnetické jádro zcela zmagnetizováno, směr magnetické domény je stejný jako magnetické pole, i když je vnější magnetické pole zvýšené, magnetické jádro nemá žádnou magnetickou doménu, která by se mohla otáčet, a indukčnost vstoupí do nasyceného stavu. .
Z jiného úhlu pohledu, v magnetizační křivce zobrazené na obrázku 2, vztah mezi hustotou magnetického toku B a intenzitou magnetického pole H splňuje vzorec vpravo na obrázku 2:
Když hustota magnetického toku dosáhne Bm, hustota magnetického toku se již s nárůstem intenzity magnetického pole výrazně nezvyšuje a indukčnost dosáhne saturace.
Ze vztahu mezi indukčností a permeabilitou µ můžeme vidět:
Když je indukčnost nasycená, µm se výrazně sníží a nakonec se indukčnost výrazně sníží a schopnost potlačit proud se ztratí.
Obrázek 2
Tipy pro stanovení saturace indukčnosti
Existují nějaké tipy pro posouzení saturace indukčnosti v praktických aplikacích?
Lze jej shrnout do dvou hlavních kategorií: teoretický výpočet a experimentální testování.
☆Teoretický výpočet může začít z maximální hustoty magnetického toku a maximálního indukčního proudu.
☆Experimentální test se zaměřuje především na průběh indukčního proudu a některé další metody předběžného posouzení.
Tyto metody jsou popsány níže.
Vypočítejte hustotu magnetického toku
Tato metoda je vhodná pro návrh indukčnosti pomocí magnetického jádra. Mezi základní parametry patří délka magnetického obvodu le, efektivní plocha Ae a tak dále. Typ magnetického jádra také určuje odpovídající jakost magnetického materiálu a magnetický materiál poskytuje odpovídající opatření pro ztrátu magnetického jádra a hustotu saturačního magnetického toku.
S těmito materiály můžeme vypočítat maximální hustotu magnetického toku podle skutečné návrhové situace takto:
V praxi lze výpočet zjednodušit použitím ui místo ur; Nakonec, ve srovnání s hustotou saturačního toku magnetického materiálu, můžeme posoudit, zda navržená indukčnost má riziko saturace.
Vypočítejte maximální indukční proud
Tato metoda je vhodná pro návrh obvodu přímo s použitím hotových tlumivek.
Různé topologie obvodů mají různé vzorce pro výpočet indukčního proudu.
Vezměme si jako příklad čip Buck MP2145, lze jej vypočítat podle následujícího vzorce a vypočítaný výsledek lze porovnat s hodnotou specifikace indukčnosti a určit, zda bude indukčnost nasycená.
Soudě podle průběhu indukčního proudu
Tato metoda je také nejběžnější a nejpraktičtější metodou v inženýrské praxi.
Vezmeme-li jako příklad MP2145, k simulaci se používá simulační nástroj MPSmart. Z průběhu simulace je vidět, že když induktor není nasycený, je proud induktorem trojúhelníková vlna s určitým sklonem. Když je induktor nasycený, průběh proudu induktoru bude mít zjevné zkreslení, které je způsobeno poklesem indukčnosti po nasycení.
V inženýrské praxi můžeme pozorovat, zda na základě toho dochází ke zkreslení průběhu indukčního proudu, abychom mohli posoudit, zda je indukčnost nasycená.
Níže je naměřený průběh na demo desce MP2145. Je vidět, že po nasycení je zřejmé zkreslení, což je v souladu s výsledky simulace.
Změřte, zda není indukčnost abnormálně zahřátá, a poslouchejte, zda nedochází k abnormálnímu pískání
V inženýrské praxi existuje mnoho situací, nemusíme znát přesný typ jádra, je obtížné znát velikost saturačního proudu indukčnosti a někdy není vhodné testovat indukční proud; V tuto chvíli můžeme také předběžně určit, zda došlo k saturaci, a to měřením, zda má indukčnost abnormální nárůst teploty, nebo poslechem, zda došlo k abnormálnímu výkřiku.
Zde bylo představeno několik tipů pro určení saturace indukčnosti. Doufám, že to bylo užitečné.
Čas odeslání: Červenec-07-2023
