Induktivnost je važan dio DC/DC napajanja. Postoji mnogo faktora koje treba uzeti u obzir pri odabiru induktora, kao što su vrijednost induktivnosti, DCR, veličina i struja zasićenja. Karakteristike zasićenja induktora su često pogrešno shvaćene i uzrokuju probleme. U ovom radu će se raspravljati o tome kako induktivnost dostiže zasićenje, kako zasićenje utječe na krug i metodu detekcije zasićenja induktivnosti.
Uzroci zasićenja induktivnosti
Prvo, intuitivno shvatite šta je zasićenje induktivnosti, kao što je prikazano na slici 1:
Slika 1
Znamo da kada struja prođe kroz zavojnicu na slici 1, zavojnica će stvoriti magnetsko polje;
Magnetno jezgro će se magnetizirati pod djelovanjem magnetskog polja, a unutrašnji magnetski domeni će se polako rotirati.
Kada je magnetno jezgro potpuno magnetizirano, smjer magnetske domene je isti kao i magnetsko polje, čak i ako je vanjsko magnetsko polje povećano, magnetno jezgro nema magnetnu domenu koja može rotirati, a induktivnost ulazi u zasićeno stanje .
Sa druge tačke gledišta, na krivulji magnetizacije prikazanoj na slici 2, odnos između gustine magnetnog fluksa B i jačine magnetnog polja H odgovara formuli desno na slici 2:
Kada gustina magnetnog fluksa dostigne Bm, gustina magnetnog fluksa više ne raste značajno sa povećanjem intenziteta magnetnog polja, a induktivnost dostiže zasićenje.
Iz odnosa između induktivnosti i permeabilnosti µ, možemo vidjeti:
Kada je induktivnost zasićena, µm će se znatno smanjiti, a na kraju će se induktivnost znatno smanjiti i sposobnost suzbijanja struje će biti izgubljena.
Slika 2
Savjeti za određivanje zasićenja induktivnosti
Postoje li neki savjeti za procjenu zasićenja induktivnosti u praktičnim primjenama?
Može se sažeti u dvije glavne kategorije: teorijski proračun i eksperimentalno testiranje.
☆Teorijski proračun može početi od maksimalne gustine magnetnog fluksa i maksimalne struje induktivnosti.
☆Eksperimentalni test se uglavnom fokusira na valni oblik struje induktivnosti i neke druge metode preliminarne procjene.
Ove metode su opisane u nastavku.
Izračunajte gustinu magnetskog fluksa
Ova metoda je pogodna za projektovanje induktivnosti pomoću magnetnog jezgra. Osnovni parametri uključuju dužinu magnetnog kola le, efektivnu površinu Ae i tako dalje. Tip magnetnog jezgra takođe određuje odgovarajuću klasu magnetnog materijala, a magnetni materijal daje odgovarajuće odredbe o gubitku magnetnog jezgra i gustini magnetnog fluksa zasićenja.
Sa ovim materijalima možemo izračunati maksimalnu gustoću magnetnog fluksa prema stvarnoj projektnoj situaciji, na sljedeći način:
U praksi, proračun se može pojednostaviti, koristeći ui umjesto ur; Konačno, u poređenju sa gustinom fluksa zasićenja magnetnog materijala, možemo proceniti da li projektovana induktivnost ima rizik od zasićenja.
Izračunajte maksimalnu struju induktivnosti
Ova metoda je pogodna za projektovanje kola direktno upotrebom gotovih induktora.
Različite topologije kola imaju različite formule za izračunavanje struje induktivnosti.
Uzmimo Buck čip MP2145 kao primjer, on se može izračunati prema sljedećoj formuli, a izračunati rezultat se može uporediti sa vrijednošću specifikacije induktivnosti kako bi se utvrdilo da li će induktivnost biti zasićena.
Sudeći po talasnom obliku induktivne struje
Ova metoda je ujedno i najčešća i najpraktičnija metoda u inženjerskoj praksi.
Uzimajući MP2145 kao primjer, MPSmart simulacijski alat se koristi za simulaciju. Iz valnog oblika simulacije može se vidjeti da kada induktor nije zasićen, struja induktora je trokutasti val sa određenim nagibom. Kada je induktor zasićen, valni oblik struje induktora će imati očito izobličenje, što je uzrokovano smanjenjem induktivnosti nakon zasićenja.
U inženjerskoj praksi možemo uočiti da li postoji izobličenje talasnog oblika struje induktivnosti na osnovu toga da bismo procenili da li je induktivnost zasićena.
Ispod je izmjereni talasni oblik na MP2145 Demo ploči. Može se vidjeti da postoji očigledna distorzija nakon zasićenja, što je u skladu s rezultatima simulacije.
Izmjerite da li je induktivnost nenormalno zagrijana i poslušajte nenormalno zviždanje
Postoje mnoge situacije u inženjerskoj praksi, možda ne znamo tačan tip jezgra, teško je znati veličinu struje zasićenja induktivnosti, a ponekad nije zgodno testirati struju induktivnosti; U ovom trenutku također možemo preliminarno utvrditi da li je došlo do zasićenja mjerenjem da li induktivnost ima nenormalan porast temperature ili slušanjem da li postoji nenormalan vrisak.
Ovdje je predstavljeno nekoliko savjeta za određivanje zasićenja induktivnosti. Nadam se da je bilo od pomoći.
Vrijeme objave: Jul-07-2023
