糟糕！電感飽和了

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4 ?2 M1 r' Q) d7 U電感飽和的原因
先直觀的認識下什么是電感飽和，如圖1:

圖1
! y, Q9 z/ x$ B我們知道當(dāng)圖1線圈中通過電流時，線圈會產(chǎn)生磁場；
" W$ S$ |! d% d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 P, L4 }; B4 p* t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)。
5 p6 q( K( M9 F+ P& s2 V, l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。
2 r* P5 k; G- j, g9 \& q" a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。
, C7 A$ g3 w% D+ H. W# A1 }7 u- X
- i! o$ D3 C7 y/ }; Y; w
圖2
. X2 p' H- o& g* o' o' n
判斷電感飽和的訣竅
& ^% Y! u2 _7 y0 `在實際應(yīng)用中有沒有判斷電感飽和的訣竅呢？
. o' y: Y) J1 r4 K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；
9 v; A3 `/ w3 K; E8 M& i. Z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。
+ R: C& w8 b5 k1 ?
, }+ l0 C/ D3 N4 _: b+ N

- `; b: e* \3 H, y5 T下面就一一介紹這些方法。
計算磁通密度
. a9 ^1 y$ S9 F5 {3 ?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。
5 a) Q7 V  \# K, W: R6 g9 B# i4 j
& |9 x$ I0 A; a& |6 d
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：

+ ^' K0 g5 X/ _, a$ p
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。
. S; ~9 ~( F. _% j4 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。
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(jié)果與電感規(guī)格值相比較就能判斷電感是否會飽和。

* n/ r4 e# ^: n5 N# T
& q# T4 U1 A, m  G9 H5 s7 Z通過電感電流波形判斷
此方法也是工程實際中最常見和最實用的的方法。
1 i7 M4 d3 |7 o$ v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。
& S- w" f3 I1 X  U" Q' z
, E8 T  l1 y' R- ~
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。


$ `. b+ E7 P! ~# T0 C4 A4 e* n: `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。

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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