Induktanssi on tärkeä osa DC/DC-virtalähdettä. Kelan valinnassa on otettava huomioon monia tekijöitä, kuten induktanssiarvo, DCR, koko ja kyllästysvirta. Induktorien kyllästysominaisuudet ymmärretään usein väärin ja aiheuttavat ongelmia. Tässä artikkelissa käsitellään, kuinka induktanssi saavuttaa kyllästyksen, kuinka kyllästyminen vaikuttaa piiriin ja menetelmää induktanssin kyllästymisen havaitsemiseksi.
Induktanssin kyllästyminen aiheuttaa
Ymmärrä ensin intuitiivisesti, mitä induktanssikyllästys on, kuten kuvassa 1 näkyy:
Kuva 1
Tiedämme, että kun virta johdetaan kuvan 1 kelan läpi, käämi muodostaa magneettikentän;
Magneettinen ydin magnetoituu magneettikentän vaikutuksesta, ja sisäiset magneettialueet pyörivät hitaasti.
Kun magneettisydän on täysin magnetoitu, magneettialueen suunta on sama kuin magneettikentän, vaikka ulkoista magneettikenttää kasvatettaisiin, magneettisydämellä ei ole magneettista domeenia, joka voisi pyöriä, ja induktanssi siirtyy kyllästettyyn tilaan .
Toisesta näkökulmasta katsottuna kuvan 2 magnetointikäyrässä magneettivuon tiheyden B ja magneettikentän voimakkuuden H välinen suhde täyttää kuvan 2 oikealla olevan kaavan:
Kun magneettivuon tiheys saavuttaa arvon Bm, magneettivuon tiheys ei enää kasva merkittävästi magneettikentän voimakkuuden kasvaessa ja induktanssi saavuttaa kyllästymisen.
Induktanssin ja permeabiliteetin µ välisestä suhteesta voimme nähdä:
Kun induktanssi on kyllästynyt, µm pienenee huomattavasti, ja lopulta induktanssi pienenee huomattavasti ja kyky vaimentaa virtaa menetetään.
Kuva 2
Vinkkejä induktanssikyllästyksen määrittämiseen
Onko vinkkejä induktanssikyllästymisen arvioimiseen käytännön sovelluksissa?
Se voidaan tiivistää kahteen pääluokkaan: teoreettinen laskenta ja kokeellinen testaus.
☆Teoreettinen laskenta voidaan aloittaa suurimmasta magneettivuon tiheydestä ja suurimmasta induktanssivirrasta.
☆Kokeellinen testi keskittyy pääasiassa induktanssivirran aaltomuotoon ja joihinkin muihin ennakkoarviointimenetelmiin.
Nämä menetelmät kuvataan alla.
Laske magneettivuon tiheys
Tämä menetelmä soveltuu induktanssin suunnitteluun magneettisydämen avulla. Ydinparametreja ovat magneettipiirin pituus le, tehollinen alue Ae ja niin edelleen. Magneettisydämen tyyppi määrää myös vastaavan magneettisen materiaalin laadun, ja magneettinen materiaali tekee vastaavat säännökset magneettisydämen häviöstä ja kyllästysmagneettivuon tiheydestä.
Näillä materiaaleilla voimme laskea suurimman magneettivuon tiheyden todellisen suunnittelutilanteen mukaan seuraavasti:
Käytännössä laskentaa voidaan yksinkertaistaa käyttämällä ui:ta ur:n sijaan; Lopuksi, verrattuna magneettisen materiaalin kyllästysvuon tiheyteen, voimme arvioida, onko suunnitellulla induktanssilla kyllästymisriski.
Laske suurin induktanssivirta
Tämä menetelmä soveltuu piirin suunnitteluun suoraan käyttämällä valmiita keloja.
Eri piiritopologioilla on erilaiset kaavat induktanssivirran laskemiseksi.
Otetaan esimerkkinä Buck-siru MP2145, se voidaan laskea seuraavan kaavan mukaan ja laskettua tulosta voidaan verrata induktanssimäärittelyn arvoon sen määrittämiseksi, onko induktanssi kyllästynyt.
Induktiivisen virran aaltomuodon perusteella päätellen
Tämä menetelmä on myös yleisin ja käytännöllisin menetelmä insinöörikäytännössä.
Esimerkkinä MP2145, MPSmart-simulointityökalua käytetään simulointiin. Simulaatioaaltomuodosta voidaan nähdä, että kun induktori ei ole kyllästynyt, induktorivirta on kolmioaalto, jolla on tietty kaltevuus. Kun induktori on kyllästynyt, induktorin virran aaltomuodossa on ilmeinen vääristymä, joka johtuu induktanssin vähenemisestä kyllästymisen jälkeen.
Suunnittelukäytännössä voimme havaita tämän perusteella, onko induktanssivirran aaltomuodossa vääristymiä, jotta voidaan arvioida, onko induktanssi kyllästynyt.
Alla on MP2145-demolevyn mitattu aaltomuoto. Voidaan nähdä, että kyllästymisen jälkeen on ilmeistä vääristymistä, mikä on yhdenmukainen simulaatiotulosten kanssa.
Mittaa, onko induktanssi epänormaalisti kuumennettu ja kuuntele epänormaalia vihellystä
Insinöörikäytännössä on monia tilanteita, emme ehkä tiedä tarkkaa ydintyyppiä, on vaikea tietää induktanssin kyllästysvirran kokoa, ja joskus ei ole kätevää testata induktanssivirtaa; Tällä hetkellä voimme myös alustavasti määrittää, onko saturaatiota tapahtunut mittaamalla, onko induktanssissa epänormaalia lämpötilan nousua, tai kuuntelemalla, kuuluuko epänormaalia huutoa.
Tässä on esitelty muutamia vinkkejä induktanssin kyllästymisen määrittämiseen. Toivottavasti siitä oli apua.
Postitusaika: 7.7.2023
