Induktivnost je pomemben del enosmernega napajanja. Pri izbiri induktorja je treba upoštevati veliko dejavnikov, kot so vrednost induktivnosti, konstantni tok, velikost in nasičeni tok. Karakteristike nasičenja induktorjev so pogosto napačno razumljene in povzročajo težave. Ta članek bo obravnaval, kako induktivnost doseže nasičenost, kako nasičenost vpliva na vezje in metodo zaznavanja nasičenosti induktivnosti.
Vzroki za nasičenost induktivnosti
Najprej intuitivno razumite, kaj je nasičenost induktivnosti, kot je prikazano na sliki 1:
Slika 1
Vemo, da ko skozi tuljavo na sliki 1 teče tok, tuljava ustvari magnetno polje;
Magnetno jedro se bo pod delovanjem magnetnega polja magnetiziralo, notranje magnetne domene pa se bodo počasi vrtele.
Ko je magnetno jedro popolnoma magnetizirano, je smer magnetne domene enaka smeri magnetnega polja, tudi če se zunanje magnetno polje poveča, magnetno jedro nima vrtljive magnetne domene in induktivnost vstopi v nasičeno stanje.
Z drugega vidika, v krivulji magnetizacije, prikazani na sliki 2, razmerje med gostoto magnetnega pretoka B in jakostjo magnetnega polja H ustreza formuli na desni strani slike 2:
Ko gostota magnetnega pretoka doseže Bm, se gostota magnetnega pretoka z naraščanjem intenzivnosti magnetnega polja ne povečuje več bistveno, induktivnost pa doseže nasičenost.
Iz razmerja med induktivnostjo in permeabilnostjo µ lahko vidimo:
Ko je induktivnost nasičena, se bo vrednost v µm močno zmanjšala, sčasoma pa se bo induktivnost močno zmanjšala in sposobnost dušenja toka bo izgubljena.
Slika 2
Nasveti za določanje nasičenosti induktivnosti
Ali obstajajo kakšni nasveti za ocenjevanje nasičenosti induktivnosti v praktičnih aplikacijah?
Lahko ga povzamemo v dve glavni kategoriji: teoretični izračun in eksperimentalno testiranje.
☆Teoretični izračun se lahko začne z največjo gostoto magnetnega pretoka in največjim induktivnim tokom.
☆Eksperimentalni preizkus se osredotoča predvsem na valovno obliko induktivnega toka in nekatere druge metode predhodne presoje.
Te metode so opisane spodaj.
Izračunajte gostoto magnetnega pretoka
Ta metoda je primerna za načrtovanje induktivnosti z uporabo magnetnega jedra. Parametri jedra vključujejo dolžino magnetnega vezja le, efektivno površino Ae in tako naprej. Vrsta magnetnega jedra določa tudi ustrezno vrsto magnetnega materiala, magnetni material pa ustrezno določa izgube magnetnega jedra in gostoto magnetnega pretoka nasičenosti.
S temi materiali lahko izračunamo največjo gostoto magnetnega pretoka glede na dejansko konstrukcijsko situacijo, kot sledi:
V praksi lahko izračun poenostavimo z uporabo ui namesto ur; končno lahko v primerjavi z gostoto nasičenega magnetnega pretoka magnetnega materiala presodimo, ali ima načrtovana induktivnost tveganje za nasičenje.
Izračunajte največji induktivni tok
Ta metoda je primerna za načrtovanje vezij neposredno z uporabo končnih induktorjev.
Različne topologije vezij imajo različne formule za izračun induktivnega toka.
Vzemimo za primer Buckov čip MP2145, ki ga lahko izračunamo po naslednji formuli, izračunani rezultat pa lahko primerjamo z vrednostjo specifikacije induktivnosti, da ugotovimo, ali bo induktivnost nasičena.
Sodeč po valovni obliki induktivnega toka
Ta metoda je tudi najpogostejša in najpraktična metoda v inženirski praksi.
Za simulacijo je bilo uporabljeno simulacijsko orodje MPSmart, ki je primer MP2145. Iz simulacijske valovne oblike je razvidno, da je tok tuljave trikotni val z določenim naklonom, ko tuljava ni nasičena. Ko je tuljava nasičena, ima valovna oblika toka tuljave očitno popačenje, ki ga povzroča zmanjšanje induktivnosti po nasičenju.
V inženirski praksi lahko na podlagi tega opazujemo, ali obstaja popačenje valovne oblike induktivnega toka, da presodimo, ali je induktivnost nasičena.
Spodaj je izmerjena valovna oblika na demonstracijski plošči MP2145. Vidimo lahko očitno popačenje po nasičenju, kar je skladno z rezultati simulacije.
Izmerite, ali je induktivnost nenormalno segreta, in prisluhnite morebitnemu nenavadnemu žvižganju.
V inženirski praksi se pogosto zgodi, da ne poznamo natančnega tipa jedra, da je težko poznati velikost nasičenega toka induktivnosti in včasih ni primerno preizkusiti induktivnega toka; v tem primeru lahko predhodno ugotovimo, ali je prišlo do nasičenja, tako da izmerimo, ali se je induktivnost nenormalno segrela, ali poslušamo, ali se sliši nenormalen krik.
Tukaj je predstavljenih nekaj nasvetov za določanje nasičenosti induktivnosti. Upam, da so bili koristni.
Čas objave: 7. julij 2023
