糟糕！電感飽和了

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電感飽和的原因
先直觀的認識下什么是電感飽和，如圖1:

1 l% Q7 w9 o- G0 [" ]$ T( m/ O8 x3 C圖1
5 A! m) G0 U6 b& ~' H- I+ L6 U3 d5 }我們知道當圖1線圈中通過電流時，線圈會產(chǎn)生磁場；
6 o3 r# ?) S1 F1 t6 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)；
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(zhuǎn)的磁疇了，此時的電感就進入了飽和狀態(tài)。
& r' \, o; f% _) _1 E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：
) z. K4 I6 R1 A" I9 f: c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。
- k( `3 e9 a7 |" v) I  @( P由電感與磁導率μ的關(guān)系式可知：
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。
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! |' `) B+ w# s( \& v0 l圖2
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2 F4 k3 W$ i( {判斷電感飽和的訣竅
8 U, ]$ R9 m/ H4 G2 r5 O5 v在實際應用中有沒有判斷電感飽和的訣竅呢？
可以總結(jié)為兩大類：理論計算和實驗測試。
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(guān)注電感電流波形和一些其他初步判斷方法。
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下面就一一介紹這些方法。
' O  i2 f) `3 C5 O4 c0 c+ q計算磁通密度
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。

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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：


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險。
" B2 q/ P- k6 T- V計算最大電感電流
此方法適用于直接利用成品電感來設(shè)計電路。
: e( H3 F6 X- i& H不同的電路拓撲對電感電流計算有不同的公式。
! ?2 X2 @- ~4 d0 A7 M. i* q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。

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通過電感電流波形判斷
7 J. ?& o2 B% v; U) r6 O此方法也是工程實際中最常見和最實用的的方法。
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。


" R$ S, _0 B6 s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。
- M, T) j8 P& V4 \& u# R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。


# F0 r. `* [( x5 J2 y) |: Q4 ]' Z測量電感是否異常升溫，聽是否有異常嘯叫
7 x5 x. D/ U, j0 K& j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。
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4 h% D3 K% y7 q- p5 Q$ K. k" w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。

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