Induktivitet je važan dio DC/DC napajanja. Prilikom odabira induktora treba uzeti u obzir mnogo čimbenika, kao što su vrijednost induktiviteta, DCR, veličina i struja zasićenja. Karakteristike zasićenja induktora često se pogrešno shvaćaju i uzrokuju probleme. Ovaj rad će raspravljati o tome kako induktivitet doseže zasićenje, kako zasićenje utječe na strujni krug i o metodi otkrivanja zasićenja induktiviteta.
Uzroci zasićenja induktiviteta
Prvo, intuitivno shvatite što je zasićenje induktiviteta, kao što je prikazano na slici 1:
Slika 1
Znamo da kada struja prođe kroz zavojnicu na slici 1, zavojnica će generirati magnetsko polje;
Magnetska jezgra će se magnetizirati pod djelovanjem magnetskog polja, a unutarnje magnetske domene će se polako rotirati.
Kada je magnetska jezgra potpuno magnetizirana, smjer magnetske domene je isti kao i smjer magnetskog polja, čak i ako se vanjsko magnetsko polje poveća, magnetska jezgra nema magnetsku domenu koja se može rotirati, a induktivitet ulazi u zasićeno stanje.
S druge točke gledišta, u krivulji magnetizacije prikazanoj na slici 2, odnos između gustoće magnetskog toka B i jakosti magnetskog polja H odgovara formuli desno na slici 2:
Kada gustoća magnetskog indukcije dosegne Bm, gustoća magnetskog indukcije više se značajno ne povećava s porastom intenziteta magnetskog polja, a induktivitet doseže zasićenje.
Iz odnosa između induktivnosti i permeabilnosti µ možemo vidjeti:
Kada je induktivitet zasićen, µm će se znatno smanjiti, a na kraju će se i induktivitet 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 izračun i eksperimentalno ispitivanje.
☆Teorijski izračun može početi od maksimalne gustoće magnetskog toka i maksimalne struje induktiviteta.
☆Eksperimentalni test se uglavnom usredotočuje na valni oblik struje induktiviteta i neke druge metode preliminarne procjene.
Ove metode su opisane u nastavku.
Izračunajte gustoću magnetskog toka
Ova metoda je prikladna za projektiranje induktiviteta pomoću magnetske jezgre. Parametri jezgre uključuju duljinu magnetskog kruga le, efektivnu površinu Ae i tako dalje. Vrsta magnetske jezgre također određuje odgovarajuću vrstu magnetskog materijala, a magnetski materijal daje odgovarajuće odredbe o gubitku magnetske jezgre i gustoći magnetskog toka zasićenja.
S ovim materijalima možemo izračunati maksimalnu gustoću magnetskog toka prema stvarnoj projektnoj situaciji, kako slijedi:
U praksi se izračun može pojednostaviti korištenjem ui umjesto ur; Konačno, u usporedbi s gustoćom zasićenja magnetskog materijala, možemo procijeniti ima li projektirani induktivitet rizik od zasićenja.
Izračunajte maksimalnu struju induktiviteta
Ova metoda je prikladna za izravno projektiranje strujnog kruga korištenjem gotovih induktora.
Različite topologije strujnih krugova imaju različite formule za izračunavanje induktivne struje.
Uzmimo Buck čip MP2145 kao primjer, može se izračunati prema sljedećoj formuli, a izračunati rezultat može se usporediti s vrijednošću specifikacije induktiviteta kako bi se utvrdilo hoće li induktivitet biti zasićen.
Sudeći po obliku vala 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 vala može se vidjeti da kada induktor nije zasićen, struja induktora je trokutasti val s određenim nagibom. Kada je induktor zasićen, valni oblik struje induktora imat će očito izobličenje, što je uzrokovano smanjenjem induktiviteta nakon zasićenja.
U inženjerskoj praksi, na temelju toga možemo promatrati postoji li izobličenje valnog oblika struje induktiviteta kako bismo procijenili je li induktivitet zasićen.
Ispod je izmjereni valni oblik na demo ploči MP2145. Može se vidjeti da postoji očito izobličenje nakon zasićenja, što je u skladu s rezultatima simulacije.
Izmjerite je li induktivitet abnormalno zagrijan i poslušajte abnormalno zviždanje
U inženjerskoj praksi postoje mnoge situacije u kojima možda ne znamo točan tip jezgre, teško je znati veličinu struje zasićenja induktiviteta, a ponekad nije prikladno testirati struju induktiviteta; u ovom trenutku također možemo preliminarno utvrditi je li došlo do zasićenja mjerenjem ima li induktivitet abnormalni porast temperature ili slušanjem ima li abnormalnog vriska.
Ovdje je predstavljeno nekoliko savjeta za određivanje zasićenja induktiviteta. Nadam se da je bilo korisno.
Vrijeme objave: 07.07.2023.
