Alguns consells per jutjar la saturació de la inductància

La inductància és una part important de la font d'alimentació DC/DC. Hi ha molts factors a tenir en compte a l'hora de triar un inductor, com ara el valor de la inductància, el DCR, la mida i el corrent de saturació. Les característiques de saturació dels inductors sovint s'entenen malament i causen problemes. En aquest article es discutirà com la inductància arriba a la saturació, com la saturació afecta el circuit i el mètode per detectar la saturació de la inductància. 

Causes de saturació de la inductància

En primer lloc, entengueu de manera intuïtiva què és la saturació de la inductància, tal com es mostra a la figura 1:

Figura 1

Sabem que quan un corrent passa per la bobina de la figura 1, la bobina generarà un camp magnètic;

El nucli magnètic es magnetitzarà sota l'acció del camp magnètic i els dominis magnètics interns giraran lentament.

Quan el nucli magnètic està completament magnetitzat, la direcció del domini magnètic és igual que el camp magnètic, fins i tot si el camp magnètic extern augmenta, el nucli magnètic no té cap domini magnètic que pugui girar i la inductància entra en un estat saturat. .

Des d'un altre punt de vista, a la corba de magnetització que es mostra a la figura 2, la relació entre la densitat de flux magnètic B i la força del camp magnètic H compleix la fórmula de la dreta de la figura 2:

Quan la densitat de flux magnètic arriba a Bm, la densitat de flux magnètic ja no augmenta significativament amb l'augment de la intensitat del camp magnètic i la inductància arriba a la saturació.

A partir de la relació entre inductància i permeabilitat µ, podem veure:

Quan la inductància està saturada, la µm es reduirà molt i, finalment, la inductància es reduirà molt i es perdrà la capacitat de suprimir el corrent.

Figura 2

Consells per determinar la saturació de la inductància

Hi ha algun consell per jutjar la saturació de la inductància en aplicacions pràctiques?

Es pot resumir en dues categories principals: càlcul teòric i assaig experimental.

☆El càlcul teòric pot començar a partir de la màxima densitat de flux magnètic i el màxim de corrent d'inductància.

☆La prova experimental se centra principalment en la forma d'ona del corrent d'inductància i alguns altres mètodes de judici preliminar.

Aquests mètodes es descriuen a continuació.

Calcula la densitat de flux magnètic

Aquest mètode és adequat per dissenyar inductància mitjançant nucli magnètic. Els paràmetres bàsics inclouen la longitud del circuit magnètic le, l'àrea efectiva Ae, etc. El tipus de nucli magnètic també determina el grau de material magnètic corresponent, i el material magnètic fa les disposicions corresponents sobre la pèrdua del nucli magnètic i la densitat de flux magnètic de saturació.

Amb aquests materials, podem calcular la densitat màxima de flux magnètic segons la situació real del disseny, de la següent manera:

A la pràctica, el càlcul es pot simplificar, utilitzant ui en lloc de ur; Finalment, en comparació amb la densitat de flux de saturació del material magnètic, podem jutjar si la inductància dissenyada té el risc de saturació.

Calcula la intensitat màxima d'inductància

Aquest mètode és adequat per dissenyar circuits directament utilitzant inductors acabats.

Les diferents topologies de circuits tenen diferents fórmules per calcular el corrent d'inductància.

Preneu com a exemple el xip Buck MP2145, es pot calcular segons la fórmula següent i el resultat calculat es pot comparar amb el valor d'especificació de la inductància per determinar si la inductància estarà saturada.

A jutjar per la forma d'ona del corrent inductiu

Aquest mètode també és el mètode més comú i pràctic en la pràctica de l'enginyeria.

Prenent MP2145 com a exemple, l'eina de simulació MPSmart s'utilitza per a la simulació. A partir de la forma d'ona de simulació, es pot veure que quan l'inductor no està saturat, el corrent de l'inductor és una ona triangular amb un cert pendent. Quan l'inductor està saturat, la forma d'ona de corrent de l'inductor tindrà una distorsió òbvia, que és causada per la disminució de la inductància després de la saturació.

A la pràctica d'enginyeria, podem observar si hi ha una distorsió de la forma d'ona del corrent d'inductància en funció d'això per jutjar si la inductància està saturada.

A continuació es mostra la forma d'ona mesurada a la placa de demostració MP2145. Es pot veure que hi ha una distorsió òbvia després de la saturació, que és coherent amb els resultats de la simulació.

Mesureu si la inductància s'escalfa de manera anormal i escolteu si hi ha xiulets anormals

Hi ha moltes situacions a la pràctica d'enginyeria, és possible que no sabem el tipus de nucli exacte, és difícil conèixer la mida del corrent de saturació d'inductància i, de vegades, no és convenient provar el corrent d'inductància; En aquest moment, també podem determinar preliminarment si s'ha produït saturació mesurant si la inductància té un augment de temperatura anormal o escoltant si hi ha un crit anormal.

Aquí s'han introduït alguns consells per determinar la saturació de la inductància. Espero que hagi estat útil.