糟糕！電感飽和了

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電感飽和的原因
3 Y0 \7 O; X- d( w! q先直觀的認(rèn)識下什么是電感飽和，如圖1:

圖1
9 M- s; D0 ~5 N  o3 F8 S我們知道當(dāng)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)；
' z" k. [9 O" {; u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(qiáng)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(qiáng)度的增大而大幅度增大，此時電感達(dá)到飽和。
) _4 O: t, G% h" o) v/ f; K由電感與磁導(dǎo)率μ的關(guān)系式可知：
5 i5 ]2 ^" H4 ]/ F0 _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。
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圖2
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判斷電感飽和的訣竅
) t) z! S1 I2 s/ S, Z在實(shí)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(shí)驗(yàn)測試。
: f/ h7 I3 ^0 M理論計算可從最大磁通密度和最大電感電流入手；
8 G: m4 i% ~. j實(shí)驗(yàn)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。
1 k+ q# q" f9 {) V: u% t計算磁通密度
2 D2 b1 r# u3 |8 r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 P" u% N3 E- ^8 ^4 E有了這些材料，我們就能根據(jù)實(shí)際設(shè)計情況來計算最大磁通密度，公式如下：

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, x8 F, \' C$ g3 F5 R3 f9 Y實(shí)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
, K) B5 [- P8 Y- f* D' Z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�?font class="jammer">+ x0 U+ k" s8 M9 _. Q8 Y/ K$ @9 q6 R& O
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
& ~3 N6 X' ^+ g4 t; x" i此方法也是工程實(shí)際中最常見和最實(shí)用的的方法。
( T+ A' x- x% x2 s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。


. d( v$ h9 Z# n  D+ Y我們在工程實(shí)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(shí)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
* b' F# R$ N  I* L' G; R0 r2 \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，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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