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          干貨|秒懂電感飽和

          作者: 時間:2023-12-07 來源: 收藏

          飽和的原因

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202312/453691.htm

          先直觀的認(rèn)識下什么是飽和,如圖1:

          640-3.png

          圖1

          我們知道當(dāng)圖1中通過電流時,會產(chǎn)生;磁芯在的作用下會被磁化,其內(nèi)部磁疇會慢慢旋轉(zhuǎn);當(dāng)磁芯被完全磁化時,磁疇方向全部和一致,即使再增加外磁場,磁芯也沒有可以旋轉(zhuǎn)的磁疇了,此時的就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。

          從另一個角度來看,如圖2所示的磁化曲線,磁通密度B與磁場強(qiáng)度H之間滿足圖2中右側(cè)公式:

          · 當(dāng)磁通密度達(dá)到Bm時,磁通密度不再隨磁場強(qiáng)度的增大而大幅度增大,此時電感達(dá)到飽和。

          由電感與磁導(dǎo)率μ的關(guān)系式可知:

          · 當(dāng)電感飽和后,μ會大幅度減小,最終導(dǎo)致電感量大幅降低,失去抑制電流的能力。

          640-4.png

          圖2

          判斷電感飽和的訣竅

          在實際應(yīng)用中有沒有判斷電感飽和的訣竅呢?可以總結(jié)為兩大類:理論計算和實驗測試 —— 理論計算可從最大磁通密度和最大電感電流入手;實驗測試主要關(guān)注電感電流波形和一些其他初步判斷方法。

          640-5.png

          下面就一一介紹這些方法。

          計算磁通密度

          此方法適用于利用磁芯來設(shè)計電感的場景。磁芯參數(shù)包括磁路長度le,有效面積Ae等。磁芯的型號還決定了相應(yīng)的磁材牌號,磁材對磁芯損耗,飽和磁通密度等做了相應(yīng)規(guī)定。

          640-6.png

          有了這些材料,我們就能根據(jù)實際設(shè)計情況來計算最大磁通密度,公式如下:

          640-7.png

          實際中可簡化計算,用ui來代替ur;最后與磁材飽和磁通密度相比較,就能判斷設(shè)計的電感是否有飽和的風(fēng)險。

          計算最大電感電流

          此方法適用于直接利用成品電感來設(shè)計電路。

          不同的電路拓?fù)鋵﹄姼须娏饔嬎阌胁煌墓?。以Buck芯片MP2145為例,可以按照如下公式計算,將計算結(jié)果與電感規(guī)格值相比較就能判斷電感是否會飽和。

          640-8.png

          通過電感電流波形判斷

          此方法也是工程實際中最常見和最實用的的方法。還是以MP2145為例,使用MPSmart仿真工具進(jìn)行仿真,從仿真波形可以知道,當(dāng)電感沒有飽和時,電感電流是一個斜率一定的三角波,當(dāng)電感飽和時電感電流波形會有一個明顯畸變,這是由于飽和后感量降低造成的。

          640-9.png

          我們在工程實際中就可以基于此觀察電感電流波形是否存在畸變,來判斷電感是否飽和。

          下面是在MP2145 Demo板上實測波形,可以看到飽和后有明顯的畸變,與仿真結(jié)果一致。

          640-10.png

          測量電感是否異常升溫,聽是否有異常嘯叫

          在工程實際中還有很多情況,我們可能不能準(zhǔn)確知道磁芯型號,也很難知道電感飽和電流大小,有時候也不能方便的測試電感電流;這時候我們還可以通過測量電感是否有異常溫升,或者聽是否有異常嘯叫等手段來初步判斷是否發(fā)生了飽和。

          640-11.png

          到此判斷電感飽和的幾個小訣竅已經(jīng)介紹完了。希望對大家有所幫助。



          關(guān)鍵詞: 電感 線圈 磁場

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