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點擊上方名片關(guān)注了解更多4 n$ |7 b# j- D, P5 U
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電感飽和的原因4 Y# ^! u6 r) e/ i9 ~4 Y0 Q( Z
先直觀的認識下什么是電感飽和,如圖1:
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) A+ f9 B2 p3 y圖1! ?8 ~* J! d: _+ v1 R2 g' f' c
我們知道當(dāng)圖1線圈中通過電流時,線圈會產(chǎn)生磁場;
; H4 I4 E9 {# d5 b/ l磁芯在磁場的作用下會被磁化,其內(nèi)部磁疇會慢慢旋轉(zhuǎn);) {2 n- I3 u1 K& q- Z- f& e7 F* n4 K& d
當(dāng)磁芯被完全磁化時,磁疇方向全部和磁場一致,即使再增加外磁場,磁芯也沒有可以旋轉(zhuǎn)的磁疇了,此時的電感就進入了飽和狀態(tài)。- w: i, @8 M! F5 V) a+ \$ m
從另一個角度來看,如圖2所示的磁化曲線,磁通密度B與磁場強度H之間滿足圖2中右側(cè)公式:
0 t$ P/ V) d, _4 O/ L4 p; o7 s當(dāng)磁通密度達到Bm時,磁通密度不再隨磁場強度的增大而大幅度增大,此時電感達到飽和。
: h; v6 W5 S* r由電感與磁導(dǎo)率μ的關(guān)系式可知:6 K6 J3 W: ]- u& M5 c* q7 Q
當(dāng)電感飽和后,μ會大幅度減小,最終導(dǎo)致電感量大幅降低,失去抑制電流的能力。
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' [% g- q/ y0 X6 [+ w; W3 l圖2, q, R2 }. c% G5 y: p; t, q/ Q$ b4 d5 W
* Y. N* D9 g. j# F0 B# o# b: u
判斷電感飽和的訣竅1 }( b, Z3 u% [6 N% b
在實際應(yīng)用中有沒有判斷電感飽和的訣竅呢?$ P8 a/ z( j$ R- y- ]+ L* c- W
可以總結(jié)為兩大類:理論計算和實驗測試。
& s/ Y. M7 y5 k) U理論計算可從最大磁通密度和最大電感電流入手;$ T) v g0 l6 W$ N/ N
實驗測試主要關(guān)注電感電流波形和一些其他初步判斷方法。4 V% N3 _; L+ I$ R
) x% x9 ~2 z7 S( @# k, W3 h5 ]; |
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! w) D* K* A' R% t, l$ o2 M5 ?下面就一一介紹這些方法。
: W0 g6 N1 s0 H; J# l, l; S8 D. w5 f計算磁通密度6 G4 u; d6 t% d$ F
此方法適用于利用磁芯來設(shè)計電感的場景。磁芯參數(shù)包括磁路長度le,有效面積Ae等。磁芯的型號還決定了相應(yīng)的磁材牌號,磁材對磁芯損耗,飽和磁通密度等做了相應(yīng)規(guī)定。" `, L1 r$ P8 o+ x
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4 Y( A0 C+ w' ? z6 ^有了這些材料,我們就能根據(jù)實際設(shè)計情況來計算最大磁通密度,公式如下:
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: _& t# E7 U9 ^7 |; I$ H) K; j
; C) j( j* Y2 o0 G. g4 l5 @1 f
實際中可簡化計算,用ui來代替ur;最后與磁材飽和磁通密度相比較,就能判斷設(shè)計的電感是否有飽和的風(fēng)險。6 j& m$ X9 x6 i: h0 }
計算最大電感電流
% v, c3 r0 x4 I: ?9 R此方法適用于直接利用成品電感來設(shè)計電路。* M+ v6 T; ~, b4 t% e# e" C
不同的電路拓撲對電感電流計算有不同的公式。8 v) P9 }4 L; h. @
以Buck芯片MP2145為例,可以按照如下公式計算,將計算結(jié)果與電感規(guī)格值相比較就能判斷電感是否會飽和。
1 A) ~. D Z* M: }
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通過電感電流波形判斷
& w% a5 i. r5 K3 i8 A) T此方法也是工程實際中最常見和最實用的的方法。0 V8 W, L N; ^6 _. }8 }8 @
還是以MP2145為例,使用MPSmart仿真工具進行仿真,從仿真波形可以知道,當(dāng)電感沒有飽和時,電感電流是一個斜率一定的三角波,當(dāng)電感飽和時電感電流波形會有一個明顯畸變,這是由于飽和后感量降低造成的。
9 M# z9 W) `0 X9 C) H
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* E' k% S) X ?% I6 q, i' L
0 b4 c6 E( Z8 B3 @4 n我們在工程實際中就可以基于此觀察電感電流波形是否存在畸變,來判斷電感是否飽和。1 F8 K7 p0 `) f2 m; Q! I% d Z
下面是在MP2145 Demo板上實測波形,可以看到飽和后有明顯的畸變,與仿真結(jié)果一致。
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測量電感是否異常升溫,聽是否有異常嘯叫
3 A/ V; m$ W) l在工程實際中還有很多情況,我們可能不能準確知道磁芯型號,也很難知道電感飽和電流大小,有時候也不能方便的測試電感電流;這時候我們還可以通過測量電感是否有異常溫升,或者聽是否有異常嘯叫等手段來初步判斷是否發(fā)生了飽和。: | w* h* o0 s b
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6 \( j5 ^; q# J" n! q' o到此判斷電感飽和的幾個小訣竅已經(jīng)介紹完了。希望對大家有所幫助。: v: c. }6 l4 a# Y9 e9 Q
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& e4 D" y; }( ^; Y1 V. t/ v% B6 _聲明:- H! O0 \+ @) A9 v; ?
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