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糟糕!電感飽和了

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發(fā)表于 2024-9-4 07:44:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

. A: P0 ^9 w- q& V. g# ^4 h點(diǎn)擊上方名片關(guān)注了解更多
% J! R  D# p% L# E- q& H; ]% [0 k7 R/ L
電感飽和的原因8 m! h. r& X: ^/ X$ n* n, v
先直觀的認(rèn)識(shí)下什么是電感飽和,如圖1:
# V- p) ^! S& {$ u/ f) Z) @' R& R ; n8 P" D. l% L8 a2 W
圖1
4 c0 x& z- L+ |* M! c/ a3 J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);3 V6 X5 |. _, w8 x4 U" g$ A
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);
$ a0 k% Z9 ~* f9 C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)。
% ^; E$ Y' x0 n. m, E) ?  I( H/ U
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:3 I! n) a4 V6 f6 e
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。
& h% _" ?/ o& I( r+ X$ J  S
由電感與磁導(dǎo)率μ的關(guān)系式可知:( V5 T* p4 m* T, m1 M" K
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。4 m: {. G, m, Z- h
( W' S3 U1 h/ h2 Q1 z* M
$ J/ x, A# V. u8 S6 j: J/ ^) }& C
圖2
: [2 p: ^% N1 |; t% ~& I# \0 ^
, v+ C" V3 |2 [7 w; P判斷電感飽和的訣竅
) Y% }1 O0 Y( k5 P在實(shí)際應(yīng)用中有沒(méi)有判斷電感飽和的訣竅呢?6 E" P6 ?$ d% @; M! D4 d+ j
可以總結(jié)為兩大類(lèi):理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
' R8 ~% M9 Y! y1 W理論計(jì)算可從最大磁通密度和最大電感電流入手;
0 h9 A5 E, X( p5 l; l! c% o+ L+ i+ ^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。
. j! g: [# ~/ I+ w) {& j. c
1 P  y7 ^% t. r/ N" n
: D" {/ F, Z& w& Z
. J/ i" b6 c) K7 @
下面就一一介紹這些方法。& U) q: f. L! t; B: V1 q3 Z
計(jì)算磁通密度9 o5 s  U& }( V
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。7 S  e5 ?' m. l& t' p8 H2 ?
9 }; p4 G4 Q" {3 n. `  t
2 G$ q: `3 G5 N! v2 S' N
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:4 w1 f1 n0 C" O: X

% l2 }+ D9 u0 \& f  S) b) b( h) t/ [6 p* q3 S  n
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)。; @" S2 x# ]9 Q" j2 j! X
計(jì)算最大電感電流
& |2 K4 t' L8 J' o: D, n, X此方法適用于直接利用成品電感來(lái)設(shè)計(jì)電路。
: p0 Q  `3 z# B7 c, i# b. a& Q不同的電路拓?fù)鋵?duì)電感電流計(jì)算有不同的公式。
& i0 G. `" y9 m, _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。
( }6 D0 ~8 a; P. Z4 ~- g5 U+ i# ~
& j7 t2 `/ {2 x3 a2 v  M/ @3 Z" ?9 K' |8 r% x
通過(guò)電感電流波形判斷2 h7 A) r$ V- M& H  F7 g  V
此方法也是工程實(shí)際中最常見(jiàn)和最實(shí)用的的方法。5 N; Y. k, f6 p( J) ^5 Q2 b
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。4 q7 S2 [. d% q6 q9 [7 B: }/ V1 X

7 A- @/ o* Y0 r2 C% W5 y7 P
' g; a% p$ \% d/ D# R; X5 I! s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。6 Z/ `# z2 h: O5 n/ j
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。
6 c5 X3 Y* c8 h. S2 D# X' n 4 l) ~! ?  J$ y2 K3 I$ {/ Z3 c

; M) |0 X, p; k1 U! P! N測(cè)量電感是否異常升溫,聽(tīng)是否有異常嘯叫
& z# H) E5 j- C& {- f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。  w" y! h& M2 ?8 n

" I: y" D, D. q- y2 j( V3 A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 f, @" G( P1 Z
$ X( V. [2 @4 i! T7 _

! C9 o9 j. j5 L4 }8 u! w聲明:: _" o- N2 m# K. [, p; x# x
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