La inductancia es una parte importante del suministro de energía CC/CC. Hay muchos factores a considerar al elegir un inductor, como el valor de inductancia, DCR, tamaño y corriente de saturación. Las características de saturación de los inductores a menudo se malinterpretan y causan problemas. Este artículo analizará cómo la inductancia alcanza la saturación, cómo la saturación afecta al circuito y el método para detectar la saturación de la inductancia.
Causas de la saturación de la inductancia.
Primero, comprenda intuitivamente qué es la saturación de inductancia, como se muestra en la Figura 1:
Figura 1
Sabemos que cuando pasa una corriente a través de la bobina de la Figura 1, la bobina generará un campo magnético;
El núcleo magnético se magnetizará bajo la acción del campo magnético y los dominios magnéticos internos girarán lentamente.
Cuando el núcleo magnético está completamente magnetizado, la dirección del dominio magnético es la misma que la del campo magnético, incluso si aumenta el campo magnético externo, el núcleo magnético no tiene ningún dominio magnético que pueda girar y la inductancia entra en un estado saturado. .
Desde otro punto de vista, en la curva de magnetización que se muestra en la Figura 2, la relación entre la densidad de flujo magnético B y la intensidad del campo magnético H cumple con la fórmula de la derecha en la Figura 2:
Cuando la densidad de flujo magnético alcanza Bm, la densidad de flujo magnético ya no aumenta significativamente con el aumento de la intensidad del campo magnético y la inductancia alcanza la saturación.
De la relación entre inductancia y permeabilidad µ, podemos ver:
Cuando la inductancia está saturada, los µm se reducirán considerablemente y, finalmente, la inductancia se reducirá considerablemente y se perderá la capacidad de suprimir la corriente.
Figura 2
Consejos para determinar la saturación de la inductancia
¿Hay algún consejo para juzgar la saturación de la inductancia en aplicaciones prácticas?
Se puede resumir en dos categorías principales: cálculo teórico y pruebas experimentales.
☆El cálculo teórico puede partir de la densidad máxima de flujo magnético y la corriente de inductancia máxima.
☆La prueba experimental se centra principalmente en la forma de onda de la corriente de inductancia y algunos otros métodos de evaluación preliminar.
Estos métodos se describen a continuación.
Calcular la densidad de flujo magnético.
Este método es adecuado para diseñar inductancia utilizando un núcleo magnético. Los parámetros centrales incluyen la longitud del circuito magnético le, el área efectiva Ae, etc. El tipo de núcleo magnético también determina el grado correspondiente del material magnético, y el material magnético toma las medidas correspondientes sobre la pérdida del núcleo magnético y la densidad de flujo magnético de saturación.
Con estos materiales, podemos calcular la densidad máxima de flujo magnético según la situación real de diseño, de la siguiente manera:
En la práctica, el cálculo se puede simplificar utilizando ui en lugar de ur; Finalmente, en comparación con la densidad de flujo de saturación del material magnético, podemos juzgar si la inductancia diseñada tiene riesgo de saturación.
Calcular la corriente de inductancia máxima.
Este método es adecuado para diseñar circuitos directamente utilizando inductores terminados.
Las diferentes topologías de circuitos tienen diferentes fórmulas para calcular la corriente de inductancia.
Tome el chip Buck MP2145 como ejemplo, se puede calcular de acuerdo con la siguiente fórmula y el resultado calculado se puede comparar con el valor de especificación de inductancia para determinar si la inductancia estará saturada.
A juzgar por la forma de onda de corriente inductiva
Este método es también el método más común y práctico en la práctica de la ingeniería.
Tomando MP2145 como ejemplo, la herramienta de simulación MPSmart se utiliza para la simulación. De la forma de onda de simulación se puede ver que cuando el inductor no está saturado, la corriente del inductor es una onda triangular con una determinada pendiente. Cuando el inductor está saturado, la forma de onda de la corriente del inductor tendrá una distorsión obvia, causada por la disminución de la inductancia después de la saturación.
En la práctica de la ingeniería, podemos observar si hay distorsión de la forma de onda de la corriente de inductancia en función de esto para juzgar si la inductancia está saturada.
A continuación se muestra la forma de onda medida en la placa de demostración MP2145. Se puede ver que hay una distorsión obvia después de la saturación, lo que es consistente con los resultados de la simulación.
Mida si la inductancia se calienta de manera anormal y escuche si hay silbidos anormales.
Hay muchas situaciones en la práctica de la ingeniería, es posible que no sepamos el tipo exacto de núcleo, es difícil conocer el tamaño de la corriente de saturación de la inductancia y, a veces, no es conveniente probar la corriente de la inductancia; En este momento, también podemos determinar preliminarmente si se ha producido saturación midiendo si la inductancia tiene un aumento anormal de temperatura o escuchando si hay un grito anormal.
Aquí se presentan algunos consejos para determinar la saturación de la inductancia. Espero que haya sido útil.
Hora de publicación: 07-jul-2023
