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电感饱和的原因
先直观的认识下什么是电感饱和,如图1:
图1
我们知道当图1线圈中通过电流时,线圈会产生磁场;
磁芯在磁场的作用下会被磁化,其内部磁畴会慢慢旋转;
当磁芯被完全磁化时,磁畴方向全部和磁场一致,即使再增加外磁场,磁芯也没有可以旋转的磁畴了,此时的电感就进入了饱和状态。
当磁通密度达到Bm时,磁通密度不再随磁场强度的增大而大幅度增大,此时电感达到饱和。
由电感与磁导率µ的关系式可知:
当电感饱和后,µ会大幅度减小,最终导致电感量大幅降低,失去抑制电流的能力。
图2
判断电感饱和的诀窍
下面就一一介绍这些方法。
01
计算磁通密度
实际中可简化计算,用ui来代替ur;最后与磁材饱和磁通密度相比较,就能判断设计的电感是否有饱和的风险。
02
计算最大电感电流
不同的电路拓扑对电感电流计算有不同的公式。
03
通过电感电流波形判断
还是以MP2145为例,使用MPSmart仿真工具进行仿真,从仿真波形可以知道,当电感没有饱和时,电感电流是一个斜率一定的三角波,当电感饱和时电感电流波形会有一个明显畸变,这是由于饱和后感量降低造成的。
我们在工程实际中就可以基于此观察电感电流波形是否存在畸变,来判断电感是否饱和。
下面是在MP2145 Demo板上实测波形,可以看到饱和后有明显的畸变,与仿真结果一致。
04
测量电感是否异常升温,听是否有异常啸叫
来源:MPS芯源系统
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