Induktansi merupakan bagian penting dari catu daya DC/DC. Ada banyak faktor yang perlu dipertimbangkan saat memilih induktansi, seperti nilai induktansi, DCR, ukuran, dan arus saturasi. Karakteristik saturasi induktor sering disalahpahami dan menyebabkan masalah. Makalah ini akan membahas bagaimana induktansi mencapai saturasi, bagaimana saturasi memengaruhi rangkaian, dan metode untuk mendeteksi saturasi induktansi.
Saturasi induktansi menyebabkan
Pertama, pahami secara intuitif apa itu saturasi induktansi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1:
Gambar 1
Kita tahu bahwa ketika arus dialirkan melalui kumparan pada Gambar 1, kumparan akan menghasilkan medan magnet;
Inti magnetik akan menjadi magnet di bawah aksi medan magnet, dan domain magnetik internal akan berputar perlahan.
Ketika inti magnetik sepenuhnya termagnetisasi, arah domain magnetik semuanya sama dengan medan magnet, bahkan jika medan magnet eksternal ditingkatkan, inti magnetik tidak memiliki domain magnetik yang dapat berputar, dan induktansi memasuki keadaan jenuh.
Dari sudut pandang lain, pada kurva magnetisasi yang ditunjukkan pada Gambar 2, hubungan antara kerapatan fluks magnetik B dan kekuatan medan magnet H memenuhi rumus di sebelah kanan pada Gambar 2:
Ketika kerapatan fluks magnetik mencapai Bm, kerapatan fluks magnetik tidak lagi meningkat secara signifikan seiring dengan peningkatan intensitas medan magnet, dan induktansi mencapai saturasi.
Dari hubungan antara induktansi dan permeabilitas µ, kita dapat melihat:
Ketika induktansi jenuh, µm akan sangat berkurang, dan akhirnya induktansi akan sangat berkurang dan kemampuan untuk menekan arus akan hilang.
Gambar 2
Tips untuk menentukan saturasi induktansi
Apakah ada kiat untuk menilai saturasi induktansi dalam aplikasi praktis?
Ini dapat diringkas menjadi dua kategori utama: perhitungan teoritis dan pengujian eksperimental.
☆Perhitungan teoritis dapat dimulai dari kerapatan fluks magnetik maksimum dan arus induktansi maksimum.
☆Pengujian eksperimental terutama difokuskan pada bentuk gelombang arus induktansi dan beberapa metode penilaian awal lainnya.
Metode-metode tersebut dijelaskan di bawah ini.
Hitung kerapatan fluks magnetik
Metode ini cocok untuk merancang induktansi menggunakan inti magnetik. Parameter inti meliputi panjang sirkuit magnetik (le), luas efektif (Ae), dan sebagainya. Jenis inti magnetik juga menentukan mutu material magnetik yang sesuai, dan material magnetik tersebut memberikan pengaruh yang sesuai terhadap rugi-rugi inti magnetik dan kerapatan fluks magnetik saturasi.
Dengan bahan-bahan ini, kita dapat menghitung kerapatan fluks magnetik maksimum sesuai dengan situasi desain aktual, sebagai berikut:
Dalam praktiknya, perhitungan dapat disederhanakan dengan menggunakan ui sebagai pengganti ur; Akhirnya, dibandingkan dengan kerapatan fluks saturasi bahan magnetik, kita dapat menilai apakah induktansi yang dirancang memiliki risiko saturasi.
Hitung arus induktansi maksimum
Metode ini cocok untuk merancang rangkaian secara langsung dengan menggunakan induktor yang sudah jadi.
Topologi rangkaian yang berbeda memiliki rumus yang berbeda untuk menghitung arus induktansi.
Ambil chip Buck MP2145 sebagai contoh, dapat dihitung menurut rumus berikut, dan hasil perhitungan dapat dibandingkan dengan nilai spesifikasi induktansi untuk menentukan apakah induktansi akan jenuh.
Dilihat dari bentuk gelombang arus induktif
Metode ini juga merupakan metode yang paling umum dan praktis dalam praktik teknik.
Mengambil contoh MP2145, alat simulasi MPSmart digunakan untuk simulasi. Dari bentuk gelombang simulasi, terlihat bahwa ketika induktor tidak jenuh, arus induktor berbentuk gelombang segitiga dengan kemiringan tertentu. Ketika induktor jenuh, bentuk gelombang arus induktor akan mengalami distorsi yang jelas, yang disebabkan oleh penurunan induktansi setelah saturasi.
Dalam praktik teknik, kita dapat mengamati apakah ada distorsi bentuk gelombang arus induktansi berdasarkan ini untuk menilai apakah induktansi jenuh.
Berikut adalah bentuk gelombang terukur pada papan demo MP2145. Terlihat adanya distorsi yang jelas setelah saturasi, yang konsisten dengan hasil simulasi.
Ukur apakah induktansi dipanaskan secara tidak normal dan dengarkan siulan yang tidak normal
Ada banyak situasi dalam praktik teknik, kita mungkin tidak mengetahui jenis inti yang tepat, sulit untuk mengetahui ukuran arus saturasi induktansi, dan terkadang tidak nyaman untuk menguji arus induktansi; Pada saat ini, kita juga dapat menentukan secara awal apakah saturasi telah terjadi dengan mengukur apakah induktansi memiliki kenaikan suhu yang tidak normal, atau mendengarkan apakah ada jeritan yang tidak normal.
Beberapa kiat untuk menentukan saturasi induktansi telah diperkenalkan di sini. Semoga bermanfaat.
Waktu posting: 07-Jul-2023
