糟糕！電感飽和了

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電感飽和的原因
* x# B7 k: e) U- }, G. q: H先直觀的認識下什么是電感飽和，如圖1:
) @& {- O5 V  u) c1 X: _
圖1
# S, x0 n1 r: V* t- V- w, M我們知道當圖1線圈中通過電流時，線圈會產生磁場；
磁芯在磁場的作用下會被磁化，其內部磁疇會慢慢旋轉；
2 u: Y- k4 A; B$ L, T當磁芯被完全磁化時，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的磁疇了，此時的電感就進入了飽和狀態(tài)。
4 n3 f6 D3 q! 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中右側公式：
+ N$ G1 L+ J, T* K1 w當磁通密度達到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。
由電感與磁導率μ的關系式可知：
$ X- U/ P4 V8 K2 u" U9 |當電感飽和后，μ會大幅度減小，最終導致電感量大幅降低，失去抑制電流的能力。

1 Z8 P5 W  f  ~$ p% X4 V: f
2 P5 V0 f0 Z/ c8 K1 h9 Y) H" |, x圖2
! L' F# V$ {4 f9 b  z: Y/ h
  d# P9 ^* k0 u5 n4 Y9 `. l: O判斷電感飽和的訣竅
6 }8 Y, i5 M% f# e: ?( N, @在實際應用中有沒有判斷電感飽和的訣竅呢？
可以總結為兩大類：理論計算和實驗測試。
0 o# j! f! |# \; [/ i/ }. S( _理論計算可從最大磁通密度和最大電感電流入手；
實驗測試主要關注電感電流波形和一些其他初步判斷方法。



下面就一一介紹這些方法。
5 H) s7 y5 L- u* N3 K計算磁通密度
此方法適用于利用磁芯來設計電感的場景。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的磁材牌號，磁材對磁芯損耗，飽和磁通密度等做了相應規(guī)定。


有了這些材料，我們就能根據(jù)實際設計情況來計算最大磁通密度，公式如下：
! J0 X0 U* k8 i9 K; V2 I" C6 K
! u/ r$ t$ D3 ^3 v4 L' U' U
% E4 F* Z) K2 o: p1 D6 t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，就能判斷設計的電感是否有飽和的風險。
! G$ ~5 s- Y( M) ~9 q計算最大電感電流
此方法適用于直接利用成品電感來設計電路。
5 L; E, A% G  Q$ p( I4 s3 ^2 n不同的電路拓撲對電感電流計算有不同的公式。
以Buck芯片MP2145為例，可以按照如下公式計算，將計算結果與電感規(guī)格值相比較就能判斷電感是否會飽和。

4 I! E; T! n* w* j/ O/ _5 j, H
/ D8 r6 p5 D$ R  n; j& b. g& Y通過電感電流波形判斷
( t8 n' B2 g& ^$ l此方法也是工程實際中最常見和最實用的的方法。
' X: x! X5 V8 z+ w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，當電感沒有飽和時，電感電流是一個斜率一定的三角波，當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。


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。
$ e  T4 I! }9 e/ N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，與仿真結果一致。

7 \4 M1 g% H0 s2 f: _
測量電感是否異常升溫，聽是否有異常嘯叫
2 R2 k  \& f( h9 `7 P' Y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。
/ g1 d- E0 y0 Q+ J' M+ m
到此判斷電感飽和的幾個小訣竅已經介紹完了。希望對大家有所幫助。
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