Inductanța este o parte importantă a alimentării cu curent continuu/continuu. Există mulți factori de luat în considerare atunci când alegeți o inductanță, cum ar fi valoarea inductanței, DCR-ul, dimensiunea și curentul de saturație. Caracteristicile de saturație ale inductoarelor sunt adesea înțelese greșit și cauzează probleme. Această lucrare va discuta modul în care inductanța atinge saturația, modul în care saturația afectează circuitul și metoda de detectare a saturației inductanței.
Cauzele saturației inductanței
Mai întâi, înțelegeți intuitiv ce este saturația inductanței, așa cum se arată în Figura 1:
Figura 1
Știm că atunci când un curent trece prin bobina din Figura 1, bobina va genera un câmp magnetic;
Miezul magnetic va fi magnetizat sub acțiunea câmpului magnetic, iar domeniile magnetice interne se vor roti lent.
Când miezul magnetic este complet magnetizat, direcția domeniului magnetic este aceeași cu cea a câmpului magnetic; chiar dacă câmpul magnetic extern este crescut, miezul magnetic nu are un domeniu magnetic care se poate roti, iar inductanța intră într-o stare saturată.
Dintr-un alt punct de vedere, în curba de magnetizare prezentată în Figura 2, relația dintre densitatea fluxului magnetic B și intensitatea câmpului magnetic H corespunde formulei din dreapta în Figura 2:
Când densitatea fluxului magnetic atinge Bm, densitatea fluxului magnetic nu mai crește semnificativ odată cu creșterea intensității câmpului magnetic, iar inductanța atinge saturația.
Din relația dintre inductanță și permeabilitate µ, putem observa:
Când inductanța este saturată, µm va fi redus considerabil și, în cele din urmă, inductanța va fi redusă considerabil și capacitatea de a suprima curentul va fi pierdută.
Figura 2
Sfaturi pentru determinarea saturației inductanței
Există sfaturi pentru evaluarea saturației inductanței în aplicații practice?
Acestea pot fi rezumate în două categorii principale: calcul teoretic și testare experimentală.
☆Calculul teoretic poate porni de la densitatea fluxului magnetic maximă și curentul de inductanță maxim.
☆Testul experimental se concentrează în principal pe forma de undă a curentului de inductanță și pe alte metode preliminare de evaluare.
Aceste metode sunt descrise mai jos.
Calculați densitatea fluxului magnetic
Această metodă este potrivită pentru proiectarea inductanței folosind un miez magnetic. Parametrii miezului includ lungimea circuitului magnetic le, aria efectivă Ae și așa mai departe. Tipul miezului magnetic determină, de asemenea, gradul corespunzător al materialului magnetic, iar materialul magnetic ia în considerare pierderile miezului magnetic și densitatea fluxului magnetic de saturație.
Cu aceste materiale, putem calcula densitatea fluxului magnetic maxim în funcție de situația reală de proiectare, după cum urmează:
În practică, calculul poate fi simplificat, folosind ui în loc de ur; în final, comparativ cu densitatea fluxului de saturație a materialului magnetic, putem evalua dacă inductanța proiectată prezintă riscul de saturație.
Calculați curentul maxim de inductanță
Această metodă este potrivită pentru proiectarea directă a circuitelor utilizând inductoare finite.
Diferite topologii de circuite au formule diferite pentru calcularea curentului de inductanță.
Luăm ca exemplu cipul Buck MP2145, acesta poate fi calculat conform următoarei formule, iar rezultatul calculat poate fi comparat cu valoarea specificată a inductanței pentru a determina dacă inductanța va fi saturată.
Judecând după forma de undă a curentului inductiv
Această metodă este, de asemenea, cea mai comună și practică metodă în practica inginerească.
Luând ca exemplu MP2145, instrumentul de simulare MPSmart este utilizat pentru simulare. Din forma de undă a simulării, se poate observa că atunci când inductorul nu este saturat, curentul inductorului este o undă triunghiulară cu o anumită pantă. Când inductorul este saturat, forma de undă a curentului inductorului va avea o distorsiune evidentă, cauzată de scăderea inductanței după saturație.
În practica inginerească, putem observa dacă există o distorsiune a formei de undă a curentului de inductanță pe baza acestui fapt pentru a evalua dacă inductanța este saturată.
Mai jos este reprezentată forma de undă măsurată pe placa demo MP2145. Se poate observa o distorsiune evidentă după saturație, ceea ce este în concordanță cu rezultatele simulării.
Măsurați dacă inductanța este încălzită anormal și ascultați dacă există fluierat anormal.
Există multe situații în practica inginerească în care este posibil să nu cunoaștem exact tipul de miez, este dificil să cunoaștem dimensiunea curentului de saturație al inductanței și uneori nu este convenabil să testăm curentul de inductanță; În acest moment, putem, de asemenea, să stabilim preliminar dacă a avut loc saturația măsurând dacă inductanța are o creștere anormală a temperaturii sau ascultând dacă există un strigăt anormal.
Câteva sfaturi pentru determinarea saturației inductanței au fost introduse aici. Sper că au fost utile.
Data publicării: 07 iulie 2023
