糟糕！電感飽和了

硬件筆記本

" D) U% }3 q/ `9 R+ i點(diǎn)擊上方名片關(guān)注了解更多

8 z8 O' d+ b/ m) u& @電感飽和的原因
先直觀的認(rèn)識(shí)下什么是電感飽和，如圖1:

圖1
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)。
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。

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；
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。


4 r; g) U5 j5 N  {; i! H, H1 o
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
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。


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

& 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)。
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。
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。


/ u# C* P9 R6 _7 y' s& B通過電感電流波形判斷
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 t
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。
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。


測(cè)量電感是否異常升溫，聽是否有異常嘯叫
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。

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。

9 X8 v+ W6 }( J
聲明：
9 V& V5 U; N: _: F! G; ]/ B聲明：文章來源網(wǎng)絡(luò)。本號(hào)對(duì)所有原創(chuàng)、轉(zhuǎn)載文章的陳述與觀點(diǎn)均保持中立，推送文章僅供讀者學(xué)習(xí)和交流。文章、圖片等版權(quán)歸原作者享有，如有侵權(quán)，聯(lián)系刪除。投稿/招聘/推廣/宣傳/技術(shù)咨詢 請(qǐng)加微信：woniu26a推薦閱讀▼
電路設(shè)計(jì)-電路分析
" P& j7 |7 C- b* i4 G8 k6 [9 lemc相關(guān)文章
. i4 Q& w# k" {) a) C! G4 i2 }電子元器件
后臺(tái)回復(fù)“加群”，管理員拉你加入同行技術(shù)交流群。