Inductie is een belangrijk onderdeel van DC/DC-voeding. Er zijn veel factoren waarmee u rekening moet houden bij het kiezen van een inductor, zoals inductantiewaarde, DCR, grootte en verzadigingsstroom. De verzadigingskarakteristieken van inductoren worden vaak verkeerd begrepen en veroorzaken problemen. In dit artikel wordt besproken hoe de inductie de verzadiging bereikt, hoe de verzadiging het circuit beïnvloedt en de methode voor het detecteren van inductieverzadiging.
Inductantieverzadiging veroorzaakt
Begrijp eerst intuïtief wat inductieverzadiging is, zoals weergegeven in figuur 1:
Figuur 1
We weten dat wanneer er stroom door de spoel in figuur 1 wordt geleid, de spoel een magnetisch veld zal genereren;
De magnetische kern zal worden gemagnetiseerd onder invloed van het magnetische veld en de interne magnetische domeinen zullen langzaam roteren.
Wanneer de magnetische kern volledig is gemagnetiseerd, is de richting van het magnetische domein hetzelfde als het magnetische veld, zelfs als het externe magnetische veld wordt vergroot, heeft de magnetische kern geen magnetisch domein dat kan roteren en komt de inductantie in een verzadigde toestand .
Vanuit een ander gezichtspunt voldoet de relatie tussen magnetische fluxdichtheid B en magnetische veldsterkte H in de magnetisatiecurve weergegeven in Figuur 2 aan de formule rechts in Figuur 2:
Wanneer de magnetische fluxdichtheid Bm bereikt, neemt de magnetische fluxdichtheid niet langer significant toe met de toename van de magnetische veldintensiteit, en bereikt de inductantie verzadiging.
Uit de relatie tussen inductantie en permeabiliteit µ kunnen we zien:
Wanneer de inductantie verzadigd is, zal de µm sterk worden verminderd, en uiteindelijk zal de inductantie sterk worden verminderd en zal het vermogen om de stroom te onderdrukken verloren gaan.
Figuur 2
Tips voor het bepalen van de inductieverzadiging
Zijn er tips voor het beoordelen van inductieverzadiging in praktische toepassingen?
Het kan worden samengevat in twee hoofdcategorieën: theoretische berekeningen en experimentele tests.
☆De theoretische berekening kan uitgaan van de maximale magnetische fluxdichtheid en de maximale inductiestroom.
☆De experimentele test richt zich voornamelijk op de inductiestroomgolfvorm en enkele andere voorlopige beoordelingsmethoden.
Deze methoden worden hieronder beschreven.
Bereken de magnetische fluxdichtheid
Deze methode is geschikt voor het ontwerpen van inductie met behulp van een magnetische kern. Kernparameters omvatten magnetische circuitlengte le, effectief gebied Ae enzovoort. Het type magnetische kern bepaalt ook de overeenkomstige kwaliteit van het magnetische materiaal, en het magnetische materiaal treft overeenkomstige voorzieningen voor het verlies van de magnetische kern en de magnetische verzadigingsfluxdichtheid.
Met deze materialen kunnen we de maximale magnetische fluxdichtheid volgens de werkelijke ontwerpsituatie als volgt berekenen:
In de praktijk kan de berekening worden vereenvoudigd door ui te gebruiken in plaats van ur; Ten slotte kunnen we, vergeleken met de verzadigingsfluxdichtheid van het magnetische materiaal, beoordelen of de ontworpen inductie het risico van verzadiging met zich meebrengt.
Bereken de maximale inductiestroom
Deze methode is geschikt voor het rechtstreeks ontwerpen van circuits met behulp van afgewerkte inductoren.
Verschillende circuittopologieën hebben verschillende formules voor het berekenen van de inductiestroom.
Neem Buck-chip MP2145 als voorbeeld. Deze kan worden berekend volgens de volgende formule, en het berekende resultaat kan worden vergeleken met de waarde van de inductantiespecificatie om te bepalen of de inductantie verzadigd zal zijn.
Te oordelen naar de inductieve stroomgolfvorm
Deze methode is ook de meest gebruikelijke en praktische methode in de ingenieurspraktijk.
Als we MP2145 als voorbeeld nemen, wordt de MPSmart-simulatietool gebruikt voor simulatie. Uit de simulatiegolfvorm blijkt dat wanneer de inductor niet verzadigd is, de inductorstroom een driehoekige golf is met een bepaalde helling. Wanneer de inductor verzadigd is, zal de stroomgolfvorm van de inductor een duidelijke vervorming vertonen, die wordt veroorzaakt door de afname van de inductantie na verzadiging.
In de technische praktijk kunnen we op basis hiervan observeren of er sprake is van vervorming van de inductantiestroomgolfvorm om te beoordelen of de inductantie verzadigd is.
Hieronder ziet u de gemeten golfvorm op het MP2145-demobord. Er is te zien dat er duidelijke vervorming optreedt na verzadiging, wat consistent is met de simulatieresultaten.
Meet of de inductantie abnormaal heet is en luister naar abnormaal gefluit
Er zijn veel situaties in de technische praktijk, we kennen misschien niet het exacte kerntype, het is moeilijk om de grootte van de inductieverzadigingsstroom te kennen, en soms is het niet handig om de inductiestroom te testen; Op dit moment kunnen we ook voorlopig vaststellen of er verzadiging heeft plaatsgevonden door te meten of de inductie een abnormale temperatuurstijging heeft, of door te luisteren of er een abnormale schreeuw is.
Hier zijn enkele tips voor het bepalen van de inductieverzadiging geïntroduceerd. Ik hoop dat het nuttig was.
Posttijd: 07-07-2023
