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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

" D) U% }3 q/ `9 R+ i點(diǎn)擊上方名片關(guān)注了解更多- }! {) k, q0 {, e/ b& ]- B

8 z8 O' d+ b/ m) u& @電感飽和的原因; I: ^) U7 g! g& V
先直觀的認(rèn)識(shí)下什么是電感飽和,如圖1:- h$ w, y1 q, X) l' z- |
7 ?- \3 |* N0 P  }( I, Z2 M: J
圖1% _4 V# Y, K9 ^# A/ y# L
我們知道當(dāng)圖1線圈中通過電流時(shí),線圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng);
1 n9 b9 Z4 `5 C, V! J) z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);
% y0 _5 l2 T+ y2 L! a( p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)。% N' A# j) L9 E
從另一個(gè)角度來看,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 ]+ G7 K. P4 m, z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。
6 s. w# T+ z6 c# e
由電感與磁導(dǎo)率μ的關(guān)系式可知:
2 s# P. J. c' L* g& J1 w- l( E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。; \* Z% u7 `9 j6 l4 x$ r

6 K, \) t+ F2 G, k- V
$ N( v" P0 y* q9 N圖2
" a$ K: k' m& g3 r
0 y  g' r, ^; D2 f8 s判斷電感飽和的訣竅
3 G6 E) h- {: f& d  f4 k5 Y在實(shí)際應(yīng)用中有沒有判斷電感飽和的訣竅呢?
) |. B5 {1 f0 m& q0 u6 k8 i; y可以總結(jié)為兩大類:理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
, p  R9 l# D! m$ r* u* c6 a理論計(jì)算可從最大磁通密度和最大電感電流入手;- q  K) X' N6 m# M2 v1 ]0 Y
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。0 Q: m4 U/ ~& ~+ C$ A$ K7 n/ I- Q
" {/ J) }6 ]; g6 s

4 r; g) U5 j5 N  {; i! H, H1 o) z# n  G% ]' T6 f( W7 I* h
下面就一一介紹這些方法。
8 p/ ]# i( f, W& f$ e計(jì)算磁通密度0 S4 F! s% q- |) K( c, c+ X
此方法適用于利用磁芯來設(shè)計(jì)電感的場(chǎng)景。磁芯參數(shù)包括磁路長度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。/ U. j' ^  J4 G0 j
" a+ `! l' q- D! l9 u. r. t0 Q

1 i' p1 C1 A- s4 o. T, w- e有了這些材料,我們就能根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)情況來計(jì)算最大磁通密度,公式如下:
/ K. ?" x  t1 p  z* i) k; f6 P, T . L4 c/ f3 N8 \( ]- }

& z% o3 Z5 P, p實(shí)際中可簡(jiǎn)化計(jì)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(jì)的電感是否有飽和的風(fēng)險(xiǎn)。% a' l8 \9 ^" [1 j2 [
計(jì)算最大電感電流
: H6 e1 B2 h* b; S此方法適用于直接利用成品電感來設(shè)計(jì)電路。
' M4 t# c, ~. a& @% m0 C6 M4 k不同的電路拓?fù)鋵?duì)電感電流計(jì)算有不同的公式。$ k5 ?7 K( D+ W& i& d  S
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。. B& p. D( F. f- {; @' N& I) j! ]
5 ~; z' k5 {7 q8 I. H. H9 }

/ u# C* P9 R6 _7 y' s& B通過電感電流波形判斷( h! [9 h: B" q" ~
此方法也是工程實(shí)際中最常見和最實(shí)用的的方法。
3 {& R/ I& ]5 b6 j8 B" i" U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(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。
9 B! ]) E/ h, t
' |  U. x; g+ H# h1 l" l; j  _9 t5 Q& f- X. M0 v! S5 k) f
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,來判斷電感是否飽和。9 F0 ]' p8 l- \7 \
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。9 V0 _# Q2 h  q$ q4 ?. V% i- f
' p' ^% B1 B4 W; i
& x! u  B$ y- C% ?
測(cè)量電感是否異常升溫,聽是否有異常嘯叫, ]* w$ A9 U! J8 n! J. W  J
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)候我們還可以通過測(cè)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。1 {. g$ _# P' _

9 U" P# Z  {5 X! B: P$ n$ l1 g6 @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。6 T2 j: i0 V3 m  T' q. Y. {

9 X8 v+ W6 }( J 1 C' C  E* O) O# h  T
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