Indukčnosť je dôležitou súčasťou DC/DC napájacieho zdroja. Pri výbere induktora je potrebné zvážiť veľa faktorov, ako je hodnota indukčnosti, DCR, veľkosť a saturačný prúd. Charakteristiky saturácie induktorov sú často nepochopené a spôsobujú problémy. Tento článok bude diskutovať o tom, ako indukčnosť dosiahne saturáciu, ako saturácia ovplyvňuje obvod a spôsob detekcie saturácie indukčnosti.
Príčiny saturácie indukčnosti
Najprv intuitívne pochopte, čo je saturácia indukčnosti, ako je znázornené na obrázku 1:
Obrázok 1
Vieme, že keď cez cievku na obrázku 1 prechádza prúd, cievka vytvorí magnetické pole;
Magnetické jadro bude magnetizované pôsobením magnetického poľa a vnútorné magnetické domény sa budú pomaly otáčať.
Keď je magnetické jadro úplne zmagnetizované, smer magnetickej domény je rovnaký ako magnetické pole, aj keď je vonkajšie magnetické pole zvýšené, magnetické jadro nemá žiadnu magnetickú doménu, ktorá by sa mohla otáčať, a indukčnosť vstúpi do nasýteného stavu. .
Z iného hľadiska, v magnetizačnej krivke znázornenej na obrázku 2, vzťah medzi hustotou magnetického toku B a intenzitou magnetického poľa H spĺňa vzorec vpravo na obrázku 2:
Keď hustota magnetického toku dosiahne Bm, hustota magnetického toku sa už so zvyšovaním intenzity magnetického poľa výrazne nezvýši a indukčnosť dosiahne saturáciu.
Zo vzťahu medzi indukčnosťou a permeabilitou µ môžeme vidieť:
Keď je indukčnosť nasýtená, µm sa výrazne zníži a nakoniec sa indukčnosť výrazne zníži a schopnosť potlačiť prúd sa stratí.
Obrázok 2
Tipy na určenie saturácie indukčnosti
Existujú nejaké tipy na posúdenie saturácie indukčnosti v praktických aplikáciách?
Dá sa zhrnúť do dvoch hlavných kategórií: teoretický výpočet a experimentálne testovanie.
☆Teoretický výpočet môže začať od maximálnej hustoty magnetického toku a maximálneho indukčného prúdu.
☆Experimentálny test sa zameriava hlavne na priebeh indukčného prúdu a niektoré ďalšie metódy predbežného hodnotenia.
Tieto metódy sú opísané nižšie.
Vypočítajte hustotu magnetického toku
Táto metóda je vhodná na návrh indukčnosti pomocou magnetického jadra. Medzi základné parametre patrí dĺžka magnetického obvodu le, efektívna plocha Ae atď. Typ magnetického jadra tiež určuje zodpovedajúcu kvalitu magnetického materiálu a magnetický materiál poskytuje zodpovedajúce opatrenia na stratu magnetického jadra a hustotu saturačného magnetického toku.
S týmito materiálmi môžeme vypočítať maximálnu hustotu magnetického toku podľa skutočnej konštrukčnej situácie takto:
V praxi je možné výpočet zjednodušiť použitím ui namiesto ur; Nakoniec v porovnaní s hustotou saturačného toku magnetického materiálu môžeme posúdiť, či navrhnutá indukčnosť má riziko nasýtenia.
Vypočítajte maximálny indukčný prúd
Táto metóda je vhodná na návrh obvodu priamo s použitím hotových tlmiviek.
Rôzne topológie obvodov majú rôzne vzorce na výpočet indukčného prúdu.
Zoberme si ako príklad čip Buck MP2145, možno ho vypočítať podľa nasledujúceho vzorca a vypočítaný výsledok možno porovnať s hodnotou špecifikácie indukčnosti, aby sa určilo, či bude indukčnosť nasýtená.
Súdiac podľa tvaru vlny indukčného prúdu
Táto metóda je zároveň najbežnejšou a najpraktickejšou metódou v inžinierskej praxi.
Ak vezmeme ako príklad MP2145, na simuláciu sa používa simulačný nástroj MPSmart. Zo simulačného priebehu je možné vidieť, že keď induktor nie je nasýtený, prúd induktorom je trojuholníková vlna s určitým sklonom. Keď je induktor nasýtený, priebeh prúdu induktora bude mať zjavné skreslenie, ktoré je spôsobené poklesom indukčnosti po nasýtení.
V inžinierskej praxi môžeme pozorovať, či na základe toho dochádza k skresleniu priebehu indukčného prúdu, aby sme mohli posúdiť, či je indukčnosť nasýtená.
Nižšie je nameraný priebeh na demo doske MP2145. Je vidieť, že po nasýtení je zjavné skreslenie, čo je v súlade s výsledkami simulácie.
Zmerajte, či je indukčnosť abnormálne zahrievaná a počúvajte, či sa neobjaví abnormálne pískanie
V inžinierskej praxi je veľa situácií, možno nepoznáme presný typ jadra, je ťažké poznať veľkosť saturačného prúdu indukčnosti a niekedy nie je vhodné testovať indukčný prúd; V tomto čase môžeme tiež predbežne určiť, či došlo k saturácii meraním, či má indukčnosť abnormálny nárast teploty, alebo počúvaním, či dochádza k abnormálnemu kriku.
Bolo tu uvedených niekoľko tipov na určenie saturácie indukčnosti. Dúfam, že to bolo užitočné.
Čas odoslania: júl-07-2023
