Η επαγωγή είναι ένα σημαντικό μέρος της τροφοδοσίας DC/DC. Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή ενός επαγωγέα, όπως η τιμή επαγωγής, το DCR, το μέγεθος και το ρεύμα κορεσμού. Τα χαρακτηριστικά κορεσμού των επαγωγέων συχνά παρεξηγούνται και προκαλούν προβλήματα. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει πώς η αυτεπαγωγή φτάνει σε κορεσμό, πώς ο κορεσμός επηρεάζει το κύκλωμα και τη μέθοδο ανίχνευσης του κορεσμού της επαγωγής.
Αιτίες κορεσμού επαγωγής
Πρώτον, κατανοήστε διαισθητικά τι είναι ο κορεσμός επαγωγής, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1:
Εικόνα 1
Γνωρίζουμε ότι όταν ένα ρεύμα διέρχεται από το πηνίο στο Σχήμα 1, το πηνίο θα δημιουργήσει ένα μαγνητικό πεδίο.
Ο μαγνητικός πυρήνας θα μαγνητιστεί υπό τη δράση του μαγνητικού πεδίου και οι εσωτερικές μαγνητικές περιοχές θα περιστρέφονται αργά.
Όταν ο μαγνητικός πυρήνας είναι πλήρως μαγνητισμένος, η κατεύθυνση της μαγνητικής περιοχής είναι ίδια με το μαγνητικό πεδίο, ακόμα κι αν το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο είναι αυξημένο, ο μαγνητικός πυρήνας δεν έχει μαγνητικό πεδίο που να μπορεί να περιστρέφεται και η επαγωγή εισέρχεται σε κορεσμένη κατάσταση .
Από μια άλλη άποψη, στην καμπύλη μαγνήτισης που φαίνεται στο Σχήμα 2, η σχέση μεταξύ της πυκνότητας μαγνητικής ροής Β και της έντασης του μαγνητικού πεδίου H συναντά τον τύπο στα δεξιά στο Σχήμα 2:
Όταν η πυκνότητα της μαγνητικής ροής φτάσει στο Bm, η πυκνότητα της μαγνητικής ροής δεν αυξάνεται πλέον σημαντικά με την αύξηση της έντασης του μαγνητικού πεδίου και η επαγωγή φτάνει σε κορεσμό.
Από τη σχέση μεταξύ επαγωγής και διαπερατότητας μ, μπορούμε να δούμε:
Όταν η αυτεπαγωγή είναι κορεσμένη, το μm θα μειωθεί πολύ, και τελικά η επαγωγή θα μειωθεί πολύ και η ικανότητα καταστολής του ρεύματος θα χαθεί.
Εικόνα 2
Συμβουλές για τον προσδιορισμό του κορεσμού της επαγωγής
Υπάρχουν συμβουλές για την κρίση του κορεσμού της επαγωγής σε πρακτικές εφαρμογές;
Μπορεί να συνοψιστεί σε δύο κύριες κατηγορίες: θεωρητικός υπολογισμός και πειραματικός έλεγχος.
☆Ο θεωρητικός υπολογισμός μπορεί να ξεκινήσει από τη μέγιστη πυκνότητα μαγνητικής ροής και το μέγιστο ρεύμα επαγωγής.
☆Η πειραματική δοκιμή επικεντρώνεται κυρίως στην κυματομορφή του ρεύματος επαγωγής και σε ορισμένες άλλες μεθόδους προκαταρκτικής κρίσης.
Αυτές οι μέθοδοι περιγράφονται παρακάτω.
Υπολογίστε την πυκνότητα της μαγνητικής ροής
Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη για το σχεδιασμό της επαγωγής χρησιμοποιώντας μαγνητικό πυρήνα. Οι βασικές παράμετροι περιλαμβάνουν το μήκος μαγνητικού κυκλώματος le, την ενεργό περιοχή Ae και ούτω καθεξής. Ο τύπος του μαγνητικού πυρήνα καθορίζει επίσης τον αντίστοιχο βαθμό μαγνητικού υλικού και το μαγνητικό υλικό προβλέπει τις αντίστοιχες διατάξεις για την απώλεια του μαγνητικού πυρήνα και την πυκνότητα της μαγνητικής ροής κορεσμού.
Με αυτά τα υλικά, μπορούμε να υπολογίσουμε τη μέγιστη πυκνότητα μαγνητικής ροής σύμφωνα με την πραγματική κατάσταση σχεδιασμού, ως εξής:
Στην πράξη, ο υπολογισμός μπορεί να απλοποιηθεί, χρησιμοποιώντας το ui αντί για το ur; Τέλος, σε σύγκριση με την πυκνότητα της ροής κορεσμού του μαγνητικού υλικού, μπορούμε να κρίνουμε εάν η σχεδιασμένη επαγωγή έχει τον κίνδυνο κορεσμού.
Υπολογίστε το μέγιστο ρεύμα αυτεπαγωγής
Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη για το σχεδιασμό κυκλώματος απευθείας με τη χρήση τελειωμένων επαγωγέων.
Διαφορετικές τοπολογίες κυκλωμάτων έχουν διαφορετικούς τύπους για τον υπολογισμό του ρεύματος επαγωγής.
Πάρτε για παράδειγμα το Buck chip MP2145, μπορεί να υπολογιστεί σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο και το υπολογισμένο αποτέλεσμα μπορεί να συγκριθεί με την τιμή προδιαγραφής επαγωγής για να προσδιοριστεί εάν η επαγωγή θα είναι κορεσμένη.
Κρίνοντας από την κυματομορφή του επαγωγικού ρεύματος
Αυτή η μέθοδος είναι επίσης η πιο κοινή και πρακτική μέθοδος στην πρακτική της μηχανικής.
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το MP2145, το εργαλείο προσομοίωσης MPSmart χρησιμοποιείται για την προσομοίωση. Από την κυματομορφή της προσομοίωσης, μπορεί να φανεί ότι όταν ο επαγωγέας δεν είναι κορεσμένος, το ρεύμα του επαγωγέα είναι ένα τριγωνικό κύμα με μια ορισμένη κλίση. Όταν ο επαγωγέας είναι κορεσμένος, η κυματομορφή του ρεύματος του επαγωγέα θα έχει μια εμφανή παραμόρφωση, η οποία προκαλείται από τη μείωση της επαγωγής μετά τον κορεσμό.
Στην πρακτική της μηχανικής, μπορούμε να παρατηρήσουμε εάν υπάρχει παραμόρφωση της κυματομορφής του ρεύματος επαγωγής με βάση αυτό για να κρίνουμε εάν η επαγωγή είναι κορεσμένη.
Παρακάτω είναι η μετρημένη κυματομορφή στην πλακέτα επίδειξης MP2145. Μπορεί να φανεί ότι υπάρχει εμφανής παραμόρφωση μετά τον κορεσμό, η οποία είναι συνεπής με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης.
Μετρήστε εάν η αυτεπαγωγή θερμαίνεται ασυνήθιστα και ακούστε για μη φυσιολογικό σφύριγμα
Υπάρχουν πολλές καταστάσεις στην πρακτική της μηχανικής, μπορεί να μην γνωρίζουμε τον ακριβή τύπο πυρήνα, είναι δύσκολο να γνωρίζουμε το μέγεθος του ρεύματος κορεσμού της επαγωγής και μερικές φορές δεν είναι βολικό να ελέγξουμε το ρεύμα επαγωγής. Αυτή τη στιγμή, μπορούμε επίσης να προσδιορίσουμε προκαταρκτικά εάν έχει προκύψει κορεσμός μετρώντας εάν η αυτεπαγωγή έχει μη φυσιολογική αύξηση θερμοκρασίας ή ακούγοντας αν υπάρχει μια μη φυσιολογική κραυγή.
Μερικές συμβουλές για τον προσδιορισμό του κορεσμού της επαγωγής έχουν εισαχθεί εδώ. Ελπίζω να ήταν χρήσιμο.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-07-2023
