Induktans er en vigtig del af en DC/DC-strømforsyning. Der er mange faktorer at overveje, når man vælger en induktor, såsom induktansværdi, DCR, størrelse og mætningsstrøm. Induktorers mætningskarakteristika misforstås ofte og forårsager problemer. Denne artikel vil diskutere, hvordan induktansen når mætning, hvordan mætning påvirker kredsløbet, og metoden til at detektere induktansmætning.
Induktansmætning forårsager
Forst skal du intuitivt forstå, hvad induktansmætning er, som vist i figur 1:
Figur 1
Vi ved, at når en strøm ledes gennem spolen i figur 1, vil spolen generere et magnetfelt;
Den magnetiske kerne vil blive magnetiseret under påvirkning af magnetfeltet, og de indre magnetiske domæner vil langsomt rotere.
Når den magnetiske kerne er fuldstændig magnetiseret, er retningen af det magnetiske domæne den samme som magnetfeltet, selvom det eksterne magnetfelt øges, har den magnetiske kerne intet magnetisk domæne, der kan rotere, og induktansen går ind i en mættet tilstand.
Fra et andet synspunkt, i magnetiseringskurven vist i figur 2, opfylder forholdet mellem magnetisk fluxtæthed B og magnetfeltstyrke H formlen til højre i figur 2:
Når den magnetiske fluxtæthed når Bm, stiger den ikke længere signifikant med stigende magnetfeltintensitet, og induktansen når mætning.
Ud fra forholdet mellem induktans og permeabilitet µ kan vi se:
Når induktansen er mættet, vil µm blive kraftigt reduceret, og til sidst vil induktansen blive kraftigt reduceret, og evnen til at undertrykke strømmen vil gå tabt.
Figur 2
Tips til bestemmelse af induktansmætning
Er der nogle tips til at bedømme induktansmætning i praktiske anvendelser?
Det kan opsummeres i to hovedkategorier: teoretisk beregning og eksperimentel afprøvning.
☆Den teoretiske beregning kan starte ud fra den maksimale magnetiske fluxtæthed og den maksimale induktansstrøm.
☆Den eksperimentelle test fokuserer primært på induktansstrømmens bølgeform og nogle andre indledende vurderingsmetoder.
Disse metoder er beskrevet nedenfor.
Beregn den magnetiske fluxtæthed
Denne metode er egnet til design af induktans ved hjælp af en magnetisk kerne. Kerneparametre omfatter den magnetiske kredsløbslængde le, det effektive areal Ae osv. Typen af magnetisk kerne bestemmer også den tilsvarende magnetiske materialekvalitet, og det magnetiske materiale har tilsvarende foranstaltninger vedrørende tabet af den magnetiske kerne og den magnetiske fluxdensitet, der er mætningsgrad.
Med disse materialer kan vi beregne den maksimale magnetiske fluxtæthed i henhold til den faktiske designsituation som følger:
I praksis kan beregningen forenkles ved at bruge ui i stedet for ur; Endelig kan vi, sammenlignet med mætningsfluxdensiteten af det magnetiske materiale, bedømme, om den designede induktans har risiko for mætning.
Beregn den maksimale induktansstrøm
Denne metode er egnet til direkte design af kredsløb ved hjælp af færdige induktorer.
Forskellige kredsløbstopologier har forskellige formler til beregning af induktansstrøm.
Tag Buck-chippen MP2145 som et eksempel. Den kan beregnes i henhold til følgende formel, og det beregnede resultat kan sammenlignes med induktansspecifikationsværdien for at bestemme, om induktansen vil være mættet.
At dømme efter induktiv strømbølgeform
Denne metode er også den mest almindelige og praktiske metode inden for ingeniørpraksis.
Med MP2145 som eksempel bruges MPSmart-simuleringsværktøjet til simulering. Ud fra simuleringsbølgeformen kan det ses, at når induktoren ikke er mættet, er induktorens strøm en trekantet bølge med en bestemt hældning. Når induktoren er mættet, vil induktorens strømbølgeform have en tydelig forvrængning, hvilket skyldes faldet i induktansen efter mætning.
I ingeniørpraksis kan vi observere, om der er forvrængning af induktansstrømmens bølgeform, baseret på dette for at bedømme, om induktansen er mættet.
Nedenfor ses den målte bølgeform på MP2145 demokortet. Det kan ses, at der er tydelig forvrængning efter mætning, hvilket stemmer overens med simuleringsresultaterne.
Mål om induktansen er unormalt opvarmet, og lyt efter unormal fløjten.
Der er mange situationer i ingeniørpraksis, hvor vi måske ikke kender den nøjagtige kernetype, det er vanskeligt at kende størrelsen på induktansens mætningsstrøm, og nogle gange er det ikke praktisk at teste induktansstrømmen. På dette tidspunkt kan vi også foreløbigt bestemme, om der er opstået mætning, ved at måle, om induktansen har en unormal temperaturstigning, eller lytte til, om der er et unormalt skrig.
Her er et par tips til bestemmelse af induktansmætning. Jeg håber, det var nyttigt.
Opslagstidspunkt: 7. juli 2023
