Algúns consellos para xulgar a saturación da inductancia

A inductancia é unha parte importante da fonte de alimentación DC/DC. Hai moitos factores a ter en conta ao elixir un indutor, como o valor da inductancia, o DCR, o tamaño e a corrente de saturación. As características de saturación dos indutores adoitan ser mal entendidas e causan problemas. Este traballo discutirá como a inductancia alcanza a saturación, como afecta a saturación ao circuíto e o método para detectar a saturación da inductancia. 

Causas da saturación da inductancia

En primeiro lugar, entenda intuitivamente o que é a saturación da inductancia, como se mostra na Figura 1:

Figura 1

Sabemos que cando se fai pasar unha corrente pola bobina da Figura 1, a bobina xerará un campo magnético;

O núcleo magnético magnetizarase baixo a acción do campo magnético e os dominios magnéticos internos xirarán lentamente.

Cando o núcleo magnético está completamente magnetizado, a dirección do dominio magnético é a mesma que o campo magnético, aínda que o campo magnético externo aumente, o núcleo magnético non ten dominio magnético que poida xirar e a inductancia entra nun estado saturado. .

Dende outro punto de vista, na curva de magnetización que se mostra na Figura 2, a relación entre a densidade de fluxo magnético B e a intensidade do campo magnético H cumpre coa fórmula da dereita da Figura 2:

Cando a densidade de fluxo magnético alcanza Bm, a densidade de fluxo magnético xa non aumenta significativamente co aumento da intensidade do campo magnético e a inductancia alcanza a saturación.

Da relación entre inductancia e permeabilidade µ, podemos ver:

Cando a inductancia está saturada, o µm reducirase moito e, finalmente, a inductancia reducirase moito e perderase a capacidade de suprimir a corrente.

Figura 2

Consellos para determinar a saturación da inductancia

Hai algún consello para xulgar a saturación da inductancia en aplicacións prácticas?

Pódese resumir en dúas categorías principais: cálculo teórico e proba experimental.

☆O cálculo teórico pode partir da máxima densidade de fluxo magnético e da máxima corrente de inductancia.

☆A proba experimental céntrase principalmente na forma de onda da corrente de inductancia e nalgúns outros métodos de xuízo preliminar.

Estes métodos descríbense a continuación.

Calcula a densidade de fluxo magnético

Este método é axeitado para deseñar a inductancia usando núcleo magnético. Os parámetros básicos inclúen a lonxitude do circuíto magnético le, a área efectiva Ae e así por diante. O tipo de núcleo magnético tamén determina o grao de material magnético correspondente, e o material magnético fai as disposicións correspondentes sobre a perda do núcleo magnético e a densidade de fluxo magnético de saturación.

Con estes materiais, podemos calcular a densidade de fluxo magnético máximo segundo a situación real do deseño, do seguinte xeito:

Na práctica, o cálculo pódese simplificar, usando ui en lugar de ur; Finalmente, en comparación coa densidade de fluxo de saturación do material magnético, podemos xulgar se a inductancia deseñada ten o risco de saturación.

Calcula a intensidade de inductancia máxima

Este método é axeitado para deseñar circuítos directamente usando indutores acabados.

As diferentes topoloxías de circuítos teñen diferentes fórmulas para calcular a corrente de inductancia.

Tome o chip Buck MP2145 como exemplo, pódese calcular segundo a seguinte fórmula e o resultado calculado pódese comparar co valor da especificación da inductancia para determinar se a inductancia estará saturada.

A xulgar pola forma de onda de corrente indutiva

Este método é tamén o método máis común e práctico na práctica da enxeñaría.

Tomando MP2145 como exemplo, a ferramenta de simulación MPSmart úsase para a simulación. A partir da forma de onda de simulación, pódese ver que cando o indutor non está saturado, a corrente do indutor é unha onda triangular cunha certa pendente. Cando o indutor está saturado, a forma de onda de corrente do indutor terá unha distorsión evidente, que é causada pola diminución da inductancia despois da saturación.

Na práctica da enxeñaría, podemos observar se hai distorsión da forma de onda de corrente de inductancia en función desta para xulgar se a inductancia está saturada.

Abaixo está a forma de onda medida na placa de demostración MP2145. Pódese ver que hai unha distorsión obvia despois da saturación, que é consistente cos resultados da simulación.

Mide se a inductancia se quenta anormalmente e escoita se hai asubíos anormais

Hai moitas situacións na práctica da enxeñaría, é posible que non coñezamos o tipo de núcleo exacto, é difícil coñecer o tamaño da corrente de saturación da inductancia e, ás veces, non é conveniente probar a corrente de inductancia; Neste momento, tamén podemos determinar preliminarmente se se produciu saturación medindo se a inductancia ten un aumento anormal de temperatura ou escoitando se hai un berro anormal.

Aquí presentáronse algúns consellos para determinar a saturación da inductancia. Espero que fose útil.