糟糕！電感飽和了

硬件筆記本

點(diǎn)擊上方名片關(guān)注了解更多
! I& I3 Z  }  v" W% _
電感飽和的原因
先直觀的認(rèn)識(shí)下什么是電感飽和，如圖1:
% Q8 b6 z0 g1 Z% ?1 {
- M% J( N+ z, V+ m圖1
  R/ p$ G, R& n$ r9 z) T我們知道當(dāng)圖1線圈中通過(guò)電流時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)；
磁芯在磁場(chǎng)的作用下會(huì)被磁化，其內(nèi)部磁疇會(huì)慢慢旋轉(zhuǎn)；
' u1 I3 {* l" E8 ^% ^0 I4 z; z當(dāng)磁芯被完全磁化時(shí)，磁疇方向全部和磁場(chǎng)一致，即使再增加外磁場(chǎng)，磁芯也沒(méi)有可以旋轉(zhuǎn)的磁疇了，此時(shí)的電感就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。
從另一個(gè)角度來(lái)看，如圖2所示的磁化曲線，磁通密度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間滿足圖2中右側(cè)公式：
  z- N8 h4 @. m, z% y; w+ C6 z2 ]當(dāng)磁通密度達(dá)到Bm時(shí)，磁通密度不再隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大而大幅度增大，此時(shí)電感達(dá)到飽和。
由電感與磁導(dǎo)率μ的關(guān)系式可知：
1 C9 W6 ]) b2 U8 b# h當(dāng)電感飽和后，μ會(huì)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。
( j+ u% M0 M  n. A8 O

圖2

# f8 Z8 A% y- m; m, E# k9 b判斷電感飽和的訣竅
在實(shí)際應(yīng)用中有沒(méi)有判斷電感飽和的訣竅呢？
, U' k6 ]- K0 M  C  T* t+ J0 [8 ~可以總結(jié)為兩大類：理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
理論計(jì)算可從最大磁通密度和最大電感電流入手；
實(shí)驗(yàn)測(cè)試主要關(guān)注電感電流波形和一些其他初步判斷方法。
/ p7 X+ J+ D4 G0 J( W2 {3 T# W0 l3 r6 E# B
/ ?/ |8 `5 ~( A3 W! c, E
9 Z. l: m( y* \; v4 |
下面就一一介紹這些方法。
  k/ R" D# x. U計(jì)算磁通密度
此方法適用于利用磁芯來(lái)設(shè)計(jì)電感的場(chǎng)景。磁芯參數(shù)包括磁路長(zhǎng)度le，有效面積Ae等。磁芯的型號(hào)還決定了相應(yīng)的磁材牌號(hào)，磁材對(duì)磁芯損耗，飽和磁通密度等做了相應(yīng)規(guī)定。
! g* N* r/ \/ K5 J! B  S( _

8 \; C1 S4 e- V0 S% u3 _. r有了這些材料，我們就能根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)情況來(lái)計(jì)算最大磁通密度，公式如下：
0 ?  v. H3 Q7 m  I- z* Q2 d- f
( ^6 P! d7 {9 Q% y2 f8 Q* D0 b2 c
實(shí)際中可簡(jiǎn)化計(jì)算，用ui來(lái)代替ur；最后與磁材飽和磁通密度相比較，就能判斷設(shè)計(jì)的電感是否有飽和的風(fēng)險(xiǎn)。
4 }% p4 v2 M. X+ `計(jì)算最大電感電流
! G$ E6 D9 N9 w7 @; P此方法適用于直接利用成品電感來(lái)設(shè)計(jì)電路。
" }! Z" T: |; W- k! }不同的電路拓?fù)鋵?duì)電感電流計(jì)算有不同的公式。
" z' h& y" U* P# l2 v6 x6 s' O. V以Buck芯片MP2145為例，可以按照如下公式計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與電感規(guī)格值相比較就能判斷電感是否會(huì)飽和。
  x# ]9 v- D' Q6 Z) K6 p0 m
2 _, R% Z9 Y5 v% n' q
通過(guò)電感電流波形判斷
此方法也是工程實(shí)際中最常見(jiàn)和最實(shí)用的的方法。
還是以MP2145為例，使用MPSmart仿真工具進(jìn)行仿真，從仿真波形可以知道，當(dāng)電感沒(méi)有飽和時(shí)，電感電流是一個(gè)斜率一定的三角波，當(dāng)電感飽和時(shí)電感電流波形會(huì)有一個(gè)明顯畸變，這是由于飽和后感量降低造成的。
& t5 E( D+ |5 b4 m% e) h
2 d1 Z& t5 P1 i" t
$ Y: q) w/ y  y& Q$ R$ q- T1 n我們?cè)诠こ虒?shí)際中就可以基于此觀察電感電流波形是否存在畸變，來(lái)判斷電感是否飽和。
下面是在MP2145 Demo板上實(shí)測(cè)波形，可以看到飽和后有明顯的畸變，與仿真結(jié)果一致。

) O. B( R9 @- x- F: E6 C/ N3 m
測(cè)量電感是否異常升溫，聽(tīng)是否有異常嘯叫
$ K! W0 t; }( c- z- ~2 v. D1 F# y在工程實(shí)際中還有很多情況，我們可能不能準(zhǔn)確知道磁芯型號(hào)，也很難知道電感飽和電流大小，有時(shí)候也不能方便的測(cè)試電感電流；這時(shí)候我們還可以通過(guò)測(cè)量電感是否有異常溫升，或者聽(tīng)是否有異常嘯叫等手段來(lái)初步判斷是否發(fā)生了飽和。
  K9 p- U' ^; s$ v- M$ W& A8 }
到此判斷電感飽和的幾個(gè)小訣竅已經(jīng)介紹完了。希望對(duì)大家有所幫助。
0 R% z0 V+ P" I7 W8 M8 [/ I
. O* Z+ p3 ~- @5 ?
聲明：
4 X( g- [) T7 K# }! h  o! \聲明：文章來(lái)源網(wǎng)絡(luò)。本號(hào)對(duì)所有原創(chuàng)、轉(zhuǎn)載文章的陳述與觀點(diǎn)均保持中立，推送文章僅供讀者學(xué)習(xí)和交流。文章、圖片等版權(quán)歸原作者享有，如有侵權(quán)，聯(lián)系刪除。投稿/招聘/推廣/宣傳/技術(shù)咨詢 請(qǐng)加微信：woniu26a推薦閱讀▼
0 K4 I2 |: E0 i1 R電路設(shè)計(jì)-電路分析
emc相關(guān)文章
電子元器件
- ~8 i1 O* t5 T后臺(tái)回復(fù)“加群”，管理員拉你加入同行技術(shù)交流群。