Индуктивност је важан део DC/DC напајања. Постоји много фактора које треба узети у обзир при избору индуктора, као што су вредност индуктивности, DCR, величина и струја засићења. Карактеристике засићења индуктивности се често погрешно схватају и изазивају проблеме. Овај рад ће размотрити како индуктивност достиже засићење, како засићење утиче на коло и метод детекције засићења индуктивности.
Узроци засићења индуктивности
Прво, интуитивно схватите шта је засићење индуктивности, као што је приказано на слици 1:
Слика 1
Знамо да када струја прође кроз калем на слици 1, калем ће генерисати магнетно поље;
Магнетно језгро ће се магнетизовати под дејством магнетног поља, а унутрашњи магнетни домени ће се полако ротирати.
Када је магнетно језгро потпуно магнетизовано, смер магнетног домена је исти као и магнетно поље, чак и ако се спољашње магнетно поље повећа, магнетно језгро нема магнетни домен који може да ротира, а индуктивност улази у засићено стање.
Са друге тачке гледишта, на кривој магнетизације приказаној на слици 2, однос између густине магнетног флукса B и јачине магнетног поља H одговара формули са десне стране на слици 2:
Када густина магнетног флукса достигне Bm, густина магнетног флукса се више не повећава значајно са повећањем интензитета магнетног поља, а индуктивност достиже засићење.
Из односа између индуктивности и пермеабилности µ, можемо видети:
Када је индуктивност засићена, µm ће бити знатно смањена, и на крају ће се индуктивност значајно смањити и способност сузбијања струје ће бити изгубљена.
Слика 2
Савети за одређивање засићења индуктивности
Постоје ли савети за процену засићења индуктивности у практичним применама?
Може се сумирати у две главне категорије: теоријски прорачун и експериментално тестирање.
☆Теоријски прорачун може почети од максималне густине магнетног флукса и максималне струје индуктивности.
☆Експериментални тест се углавном фокусира на облик таласа индуктивне струје и неке друге методе прелиминарне процене.
Ове методе су описане у наставку.
Израчунајте густину магнетног флукса
Ова метода је погодна за пројектовање индуктивности помоћу магнетног језгра. Параметри језгра укључују дужину магнетног кола le, ефективну површину Ae и тако даље. Врста магнетног језгра такође одређује одговарајућу врсту магнетног материјала, а магнетни материјал доноси одговарајуће одредбе о губицима магнетног језгра и густини магнетног флукса засићења.
Са овим материјалима можемо израчунати максималну густину магнетног флукса према стварној пројектној ситуацији, на следећи начин:
У пракси, прорачун се може поједноставити, користећи ui уместо ur; Коначно, у поређењу са густином флукса засићења магнетног материјала, можемо проценити да ли пројектована индуктивност има ризик од засићења.
Израчунајте максималну струју индуктивности
Ова метода је погодна за директно пројектовање кола коришћењем готових индукторa.
Различите топологије кола имају различите формуле за израчунавање индуктивне струје.
Узмимо Бак чип МП2145 као пример, може се израчунати према следећој формули, а израчунати резултат се може упоредити са вредношћу спецификације индуктивности да би се утврдило да ли ће индуктивност бити засићена.
Судећи по облику таласа индуктивне струје
Ова метода је такође најчешћа и практична метода у инжењерској пракси.
Узимајући MP2145 као пример, за симулацију је коришћен алат за симулацију MPSmart. Из облика таласа симулације може се видети да када индуктор није засићен, струја индуктора је троугласти талас са одређеним нагибом. Када је индуктор засићен, облик таласа струје индуктора ће имати очигледно изобличење, што је узроковано смањењем индуктивности након засићења.
У инжењерској пракси, на основу овога можемо посматрати да ли постоји изобличење таласног облика струје индуктивности како бисмо проценили да ли је индуктивност засићена.
Испод је измерени таласни облик на демо плочи MP2145. Може се видети да постоји очигледно изобличење након засићења, што је у складу са резултатима симулације.
Измерите да ли је индуктивност абнормално загрејана и слушајте да ли се чује абнормално звиждуће
У инжењерској пракси постоји много ситуација, можда не знамо тачан тип језгра, тешко је знати величину струје засићења индуктивности, а понекад није згодно тестирати струју индуктивности; у овом тренутку, такође можемо прелиминарно утврдити да ли је дошло до засићења мерењем да ли индуктивност има абнормални пораст температуре или слушањем да ли постоји абнормални врисак.
Овде је представљено неколико савета за одређивање засићења индуктивности. Надам се да је било од помоћи.
Време објаве: 07.07.2023.
