Noen tips for å bedømme induktansmetning

Induktans er en viktig del av DC/DC-strømforsyning. Det er mange faktorer å vurdere når man velger en induktor, som induktansverdi, DCR, størrelse og metningsstrøm. Metningsegenskapene til induktorer blir ofte misforstått og forårsaker problemer. Denne artikkelen vil diskutere hvordan induktansen når metning, hvordan metning påvirker kretsen og metoden for å oppdage induktansmetning. 

Induktansmetning forårsaker

Først, forstå intuitivt hva induktansmetning er, som vist i figur 1:

Figur 1

Vi vet at når en strøm går gjennom spolen i figur 1, vil spolen generere et magnetfelt;

Den magnetiske kjernen vil bli magnetisert under påvirkning av magnetfeltet, og de indre magnetiske domenene vil sakte rotere.

Når magnetkjernen er fullstendig magnetisert, er retningen til det magnetiske domenet den samme som magnetfeltet, selv om det eksterne magnetfeltet økes, har magnetkjernen ikke noe magnetisk domene som kan rotere, og induktansen går inn i en mettet tilstand.

Fra et annet synspunkt, i magnetiseringskurven vist i figur 2, oppfyller forholdet mellom magnetisk flukstetthet B og magnetfeltstyrke H formelen til høyre i figur 2:

Når den magnetiske flukstettheten når Bm, øker ikke lenger den magnetiske flukstettheten betydelig med økningen av magnetfeltintensiteten, og induktansen når metning.

Fra forholdet mellom induktans og permeabilitet µ, kan vi se:

Når induktansen er mettet, vil µm reduseres kraftig, og til slutt vil induktansen reduseres kraftig og evnen til å undertrykke strømmen vil gå tapt.

Figur 2

Tips for å bestemme induktansmetning

Finnes det noen tips for å bedømme induktansmetning i praktiske anvendelser?

Det kan oppsummeres i to hovedkategorier: teoretisk beregning og eksperimentell testing.

☆Den teoretiske beregningen kan starte fra den maksimale magnetiske flukstettheten og den maksimale induktansstrømmen.

☆Den eksperimentelle testen fokuserer hovedsakelig på induktansstrømmens bølgeform og noen andre foreløpige vurderingsmetoder.

Disse metodene er beskrevet nedenfor.

Beregn den magnetiske flukstettheten

Denne metoden er egnet for å designe induktans ved bruk av magnetisk kjerne. Kjerneparametere inkluderer magnetisk kretslengde le, effektivt areal Ae osv. Typen magnetisk kjerne bestemmer også den tilsvarende magnetiske materialkvaliteten, og det magnetiske materialet har tilsvarende bestemmelser for tap av magnetisk kjerne og metningsmagnetisk flukstetthet.

Med disse materialene kan vi beregne den maksimale magnetiske fluksdensiteten i henhold til den faktiske designsituasjonen, som følger:

I praksis kan beregningen forenkles ved å bruke ui i stedet for ur; til slutt, sammenlignet med metningsfluksdensiteten til det magnetiske materialet, kan vi bedømme om den designede induktansen har risiko for metning.

Beregn den maksimale induktansstrømmen

Denne metoden er egnet for å designe kretser direkte ved bruk av ferdige induktorer.

Ulike kretstopologier har forskjellige formler for å beregne induktansstrøm.

Ta Buck-brikken MP2145 som et eksempel. Den kan beregnes i henhold til følgende formel, og det beregnede resultatet kan sammenlignes med induktansspesifikasjonsverdien for å avgjøre om induktansen vil være mettet.

Bedømt etter induktiv strømbølgeform

Denne metoden er også den vanligste og mest praktiske metoden i ingeniørpraksis.

Med MP2145 som eksempel brukes MPSmart-simuleringsverktøyet til simulering. Fra simuleringsbølgeformen kan man se at når induktoren ikke er mettet, er induktorstrømmen en trekantet bølge med en viss helning. Når induktoren er mettet, vil induktorstrømmens bølgeform ha en tydelig forvrengning, som skyldes reduksjonen i induktansen etter metning.

I ingeniørpraksis kan vi observere om det er forvrengning av induktansstrømmens bølgeform basert på dette for å bedømme om induktansen er mettet.

Nedenfor er den målte bølgeformen på MP2145-demokortet. Det kan sees at det er tydelig forvrengning etter metning, noe som stemmer overens med simuleringsresultatene.

Mål om induktansen er unormalt oppvarmet og lytt etter unormal plystring.

Det er mange situasjoner i ingeniørpraksis der vi kanskje ikke vet den nøyaktige kjernetypen, det er vanskelig å vite størrelsen på induktansens metningsstrøm, og noen ganger er det ikke praktisk å teste induktansstrømmen. På dette tidspunktet kan vi også foreløpig avgjøre om metning har oppstått ved å måle om induktansen har en unormal temperaturøkning, eller lytte til om det er et unormalt skrik.

Her er noen tips for å bestemme induktansmetning. Jeg håper det var nyttig.