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 se često pogrešno shvataju i uzrokuju probleme. Ovaj rad će razmotriti kako induktivnost dostiže zasićenje, kako zasićenje utiče na kolo i metodu detekcije zasićenja induktivnosti.
Uzroci zasićenja induktiviteta
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 generirati magnetsko polje;
Magnetsko jezgro će se magnetizirati pod djelovanjem magnetskog polja, a unutrašnji magnetski domeni će se polako rotirati.
Kada je magnetsko jezgro potpuno magnetizirano, smjer magnetskog domena je isti kao i smjer magnetskog polja, čak i ako se vanjsko magnetsko polje poveća, magnetsko jezgro nema magnetski domen koji se može rotirati, a induktivitet ulazi u zasićeno stanje.
Sa druge tačke gledišta, na krivulji magnetizacije prikazanoj na Slici 2, odnos između gustine magnetskog fluksa B i jačine magnetskog polja H odgovara formuli desno na Slici 2:
Kada gustina magnetskog fluksa dostigne Bm, ona se više ne značajno povećava sa povećanjem intenziteta magnetskog polja, a induktivnost dostiže zasićenje.
Iz odnosa između induktivnosti i permeabilnosti µ, možemo vidjeti:
Kada je induktivnost zasićena, µm će se znatno smanjiti, i na kraju će se induktivnost znatno smanjiti i izgubit će se sposobnost suzbijanja struje.
Slika 2
Savjeti za određivanje zasićenja induktiviteta
Postoje li savjeti za procjenu zasićenja induktiviteta u praktičnim primjenama?
Može se sažeti u dvije glavne kategorije: teorijski proračun i eksperimentalno testiranje.
☆Teorijski proračun može početi od maksimalne gustine magnetskog fluksa i maksimalne struje induktiviteta.
☆Eksperimentalni test se uglavnom fokusira na oblik talasa induktivne struje 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. Parametri jezgra uključuju dužinu magnetnog kola le, efektivnu površinu Ae i tako dalje. Vrsta magnetnog jezgra također određuje odgovarajuću vrstu magnetnog materijala, a magnetni materijal daje odgovarajuće odredbe o gubitku magnetnog jezgra i gustoći magnetnog fluksa zasićenja.
S ovim materijalima možemo izračunati maksimalnu gustoću magnetskog fluksa prema stvarnoj projektnoj situaciji, na sljedeći način:
U praksi, proračun se može pojednostaviti korištenjem ui umjesto ur; Konačno, u poređenju sa gustinom zasićenja magnetskog fluksa, možemo procijeniti da li projektovana induktivnost ima rizik od zasićenja.
Izračunajte maksimalnu struju induktiviteta
Ova metoda je pogodna za direktno dizajniranje kola korištenjem gotovih induktora.
Različite topologije kola imaju različite formule za izračunavanje induktivne struje.
Uzmimo Buck čip MP2145 kao primjer, on se može izračunati prema sljedećoj formuli, a izračunati rezultat se može uporediti sa specifikacijom induktiviteta kako bi se utvrdilo da li će induktivitet biti zasićen.
Sudeći po obliku induktivne struje
Ova metoda je ujedno i najčešća i najpraktičnija metoda u inženjerskoj praksi.
Uzimajući MP2145 kao primjer, za simulaciju je korišten alat za simulaciju MPSmart. Iz simulacijskog talasnog oblika može se vidjeti da kada induktor nije zasićen, struja induktora je trouglasti talas sa određenim nagibom. Kada je induktor zasićen, talasni oblik struje induktora će imati očigledno izobličenje, koje je uzrokovano smanjenjem induktivnosti nakon zasićenja.
U inženjerskoj praksi, na osnovu ovoga možemo posmatrati da li postoji izobličenje talasnog oblika struje induktiviteta kako bismo procijenili da li je induktivitet zasićen.
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 induktivitet abnormalno zagrijan i osluškujte abnormalno zviždanje
U inženjerskoj praksi postoje mnoge situacije u kojima možda ne znamo tačan tip jezgra, teško je znati veličinu struje zasićenja induktiviteta, a ponekad nije zgodno ni testirati struju induktiviteta; u ovom trenutku možemo preliminarno utvrditi da li je došlo do zasićenja mjerenjem da li induktivitet ima abnormalni porast temperature ili slušanjem da li postoji abnormalni vrisak.
Ovdje je predstavljeno nekoliko savjeta za određivanje zasićenja induktiviteta. Nadam se da je bilo korisno.
Vrijeme objave: 07.07.2023.
