A inductancia é unha parte importante da fonte de alimentación CC/CC. Hai moitos factores a ter en conta ao elixir un indutor, como o valor da inductancia, a DCR, o tamaño e a corrente de saturación. As características de saturación dos indutores adoitan malinterpretarse e causar problemas. Este artigo analizará como a inductancia alcanza a saturación, como a saturación afecta o circuíto e o método para detectar a saturación da inductancia.
Causas da saturación da inductancia
Primeiro, comprenda intuitivamente o que é a saturación de inductancia, como se mostra na Figura 1:
Figura 1
Sabemos que cando se pasa unha corrente a través da 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 rotarán lentamente.
Cando o núcleo magnético está completamente magnetizado, a dirección do dominio magnético é a mesma que a do campo magnético; mesmo se o campo magnético externo aumenta, o núcleo magnético non ten un dominio magnético que poida xirar e a inductancia entra nun estado saturado.
Desde 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 na 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 a inductancia e a permeabilidade µ, podemos ver:
Cando a inductancia está saturada, os µm redúcense moito e, finalmente, a inductancia redúcese moito e pérdese a capacidade de suprimir a corrente.
Figura 2
Consellos para determinar a saturación da inductancia
Hai algún consello para avaliar a saturación da inductancia en aplicacións prácticas?
Pódese resumir en dúas categorías principais: cálculo teórico e probas experimentais.
☆O cálculo teórico pode comezar a partir da densidade de fluxo magnético máxima e da corrente de inductancia máxima.
☆A proba experimental céntrase principalmente na forma de onda da corrente de inductancia e nalgúns outros métodos de avaliación preliminar.
Estes métodos descríbense a continuación.
Calcula a densidade de fluxo magnético
Este método é axeitado para deseñar inductancias empregando un núcleo magnético. Os parámetros do núcleo inclúen a lonxitude do circuíto magnético le, a área efectiva Ae, etc. 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 máxima segundo a situación de deseño real, do seguinte xeito:
Na práctica, o cálculo pódese simplificar usando ui en lugar de ur; finalmente, comparando coa densidade de fluxo de saturación do material magnético, podemos xulgar se a inductancia deseñada ten risco de saturación.
Calcula a corrente de inductancia máxima
Este método é axeitado para deseñar circuítos directamente empregando indutores acabados.
As diferentes topoloxías de circuítos teñen diferentes fórmulas para calcular a corrente de inductancia.
Tomemos como exemplo o chip Buck MP2145, que se pode calcular segundo a seguinte fórmula e o resultado calculado pódese comparar co valor da especificación de inductancia para determinar se a inductancia estará saturada.
A xulgar pola forma de onda da corrente indutiva
Este método é tamén o máis común e práctico na práctica da enxeñaría.
Tomando como exemplo o MP2145, utilízase a ferramenta de simulación MPSmart para a simulación. A partir da forma de onda da simulación, pódese observar 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 da corrente do indutor terá unha distorsión evidente, que se produce pola diminución da inductancia despois da saturación.
Na práctica da enxeñaría, podemos observar se hai distorsión da forma de onda da corrente de inductancia baseándonos nisto para xulgar se a inductancia está saturada.
A continuación móstrase a forma de onda medida na placa de demostración MP2145. Pódese observar que hai unha distorsión evidente despois da saturación, o que é consistente cos resultados da simulación.
Mida se a inductancia está anormalmente quentada e escoite se hai asubíos anormais
Hai moitas situacións na práctica da enxeñaría, pode que non coñezamos o tipo exacto de núcleo, 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 a saturación medindo se a inductancia ten un aumento de temperatura anormal ou escoitando se hai un chirrido anormal.
Aquí presentáronse algúns consellos para determinar a saturación da inductancia. Espero que fosen útiles.
Data de publicación: 07-07-2023
