糟糕！電感飽和了

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2 v& o+ r. m3 i% Z, E5 K- P: @電感飽和的原因
6 [5 h* C2 g) b) r: {先直觀的認識下什么是電感飽和，如圖1:
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圖1
  N7 v* w5 e& |我們知道當圖1線圈中通過電流時，線圈會產(chǎn)生磁場；
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)。
; N# o' \- Y* E( F7 V3 [5 m2 X6 w" f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：
0 q. t4 `# R0 [7 @% V  R0 B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(dǎo)率μ的關(guān)系式可知：
/ p$ y. u4 |3 a- C9 [' ^6 V當電感飽和后，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。

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圖2

5 G* p' d! w+ \# @判斷電感飽和的訣竅
在實際應(yīng)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。
' ~( o' \2 B# y( q& Q理論計算可從最大磁通密度和最大電感電流入手；
6 P$ {6 |6 U2 S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。
; `  W( D% _; ]計算磁通密度
  T. F, g+ X7 k( d5 ?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。
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: @* j6 i  x6 e7 m: `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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. Q1 U' u' h9 B  v$ r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
5 \/ J6 `% F& n: p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。
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# O1 ~% p" h9 [4 E) Q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。
# Y" i: J3 T! T! ~% u! v5 X3 b1 F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。

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* f7 @: \, r9 Q$ Q( Y4 j+ X8 y, u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。
6 U7 b8 _  H' K$ d( w3 y; h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。


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。
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7 [( L/ ^- x- c/ g* h3 G+ _3 a( d  Q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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