Индуктивността е важна част от DC/DC захранването. Има много фактори, които трябва да се имат предвид при избора на индуктор, като стойност на индуктивност, DCR, размер и ток на насищане. Характеристиките на насищане на индукторите често се разбират погрешно и причиняват проблеми. Тази статия ще обсъди как индуктивността достига насищане, как насищането влияе на веригата и метода за откриване на насищане на индуктивността.
Причини за насищане на индуктивност
Първо, интуитивно разберете какво е насищане на индуктивност, както е показано на фигура 1:
Фигура 1
Знаем, че когато ток преминава през бобината на фигура 1, бобината ще генерира магнитно поле;
Магнитното ядро ще бъде намагнетизирано под действието на магнитното поле и вътрешните магнитни домени бавно ще се въртят.
Когато магнитното ядро е напълно магнетизирано, посоката на магнитния домейн е същата като магнитното поле, дори ако външното магнитно поле се увеличи, магнитното ядро няма магнитен домейн, който да може да се върти, и индуктивността влиза в наситено състояние .
От друга гледна точка, в кривата на намагнитване, показана на фигура 2, връзката между плътността на магнитния поток B и силата на магнитното поле H отговаря на формулата вдясно на фигура 2:
Когато плътността на магнитния поток достигне Bm, плътността на магнитния поток вече не се увеличава значително с увеличаването на интензитета на магнитното поле и индуктивността достига насищане.
От връзката между индуктивност и пропускливост µ можем да видим:
Когато индуктивността е наситена, µm ще бъде значително намалена и в крайна сметка индуктивността ще бъде значително намалена и способността за потискане на тока ще бъде загубена.
Фигура 2
Съвети за определяне на насищането на индуктивността
Има ли някакви съвети за преценка на насищането на индуктивността в практически приложения?
Може да се обобщи в две основни категории: теоретично изчисление и експериментално тестване.
☆Теоретичното изчисление може да започне от максималната плътност на магнитния поток и максималния ток на индуктивност.
☆Експерименталният тест се фокусира главно върху формата на вълната на индуктивния ток и някои други методи за предварителна преценка.
Тези методи са описани по-долу.
Изчислете плътността на магнитния поток
Този метод е подходящ за проектиране на индуктивност с помощта на магнитна сърцевина. Основните параметри включват дължина на магнитната верига le, ефективна площ Ae и т.н. Типът на магнитното ядро също определя съответния клас на магнитния материал, а магнитният материал прави съответните разпоредби относно загубата на магнитното ядро и плътността на магнитния поток при насищане.
С тези материали можем да изчислим максималната плътност на магнитния поток според действителната проектна ситуация, както следва:
На практика изчислението може да се опрости, като се използва ui вместо ur; И накрая, в сравнение с плътността на потока на насищане на магнитния материал, можем да преценим дали проектираната индуктивност има риск от насищане.
Изчислете максималния ток на индуктивност
Този метод е подходящ за проектиране на верига директно чрез използване на готови индуктори.
Различните топологии на веригата имат различни формули за изчисляване на тока на индуктивност.
Вземете за пример чипа на Buck MP2145, той може да се изчисли по следната формула и изчисленият резултат може да се сравни със стойността на спецификацията на индуктивността, за да се определи дали индуктивността ще бъде наситена.
Съдейки по формата на вълната на индуктивния ток
Този метод е и най-разпространеният и практичен метод в инженерната практика.
Вземайки MP2145 като пример, инструментът за симулация MPSmart се използва за симулация. От формата на вълната на симулацията може да се види, че когато индукторът не е наситен, токът на индуктора е триъгълна вълна с определен наклон. Когато индукторът е наситен, формата на вълната на тока на индуктора ще има очевидно изкривяване, което се причинява от намаляването на индуктивността след насищане.
В инженерната практика можем да наблюдаваме дали има изкривяване на формата на вълната на индуктивния ток въз основа на това, за да преценим дали индуктивността е наситена.
По-долу е измерената форма на вълната на демонстрационната платка MP2145. Може да се види, че има очевидно изкривяване след насищане, което е в съответствие с резултатите от симулацията.
Измерете дали индуктивността е необичайно нагрята и слушайте за необичайно свирене
Има много ситуации в инженерната практика, може да не знаем точния тип на сърцевината, трудно е да знаем размера на тока на насищане на индуктивността и понякога не е удобно да тестваме тока на индуктивност; По това време можем също така предварително да определим дали е настъпило насищане, като измерим дали индуктивността има необичайно повишаване на температурата или слушаме дали има необичаен писък.
Тук са въведени няколко съвета за определяне на насищането на индуктивността. Надявам се да е било полезно.
Време на публикуване: 7 юли 2023 г
