糟糕！電感飽和了

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電感飽和的原因
) e9 a' r' Z: I" o4 ]5 N; @先直觀的認(rèn)識下什么是電感飽和，如圖1:
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圖1
我們知道當(dāng)圖1線圈中通過電流時，線圈會產(chǎn)生磁場；
% i1 I: C% B2 m' n# U8 W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)；
3 W. }5 ]# q  \" h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(jìn)入了飽和狀態(tài)。
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：
當(dāng)磁通密度達(dá)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(dá)到飽和。
6 c0 Y  M- ?5 H8 ?) ?- x! p由電感與磁導(dǎo)率μ的關(guān)系式可知：
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。


8 L+ K  d. X9 `5 f/ t0 h5 S( X: ~圖2
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判斷電感飽和的訣竅
  B* u0 |% P; F( m, H# m* m在實際應(yīng)用中有沒有判斷電感飽和的訣竅呢？
% N. [2 x+ b6 S" n6 Z; N, m9 s* r, D可以總結(jié)為兩大類：理論計算和實驗測試。
+ q" X% p% ~; K理論計算可從最大磁通密度和最大電感電流入手；
( `& Z/ z1 v# S9 U3 m% b# Y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。
! B5 g1 }! c5 U2 ?7 T/ {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(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。


: M8 e" q, A9 T% M: Y2 a( @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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9 ?3 x0 o: e2 s; H' ^: A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。
計算最大電感電流
& s# z) ]  h, B( w  I+ D此方法適用于直接利用成品電感來設(shè)計電路。
不同的電路拓?fù)鋵﹄姼须娏饔嬎阌胁煌�的公式�?br /> . @- l5 f+ x+ w! X4 _: f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
9 U$ L  C7 b# o5 r. b; 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(jìn)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。
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0 o1 i6 N: A) H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。
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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4 k1 D5 j' y, J0 t測量電感是否異常升溫，聽是否有異常嘯叫
在工程實際中還有很多情況，我們可能不能準(zhǔn)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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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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