Induktansi adalah bagian penting dari catu daya DC/DC. Ada banyak faktor yang perlu dipertimbangkan ketika memilih induktor, seperti nilai induktansi, DCR, ukuran, dan arus saturasi. Karakteristik saturasi induktor sering disalahpahami dan menimbulkan masalah. Tulisan ini akan membahas bagaimana induktansi mencapai saturasi, bagaimana saturasi mempengaruhi rangkaian, dan metode pendeteksian saturasi induktansi.
Penyebab saturasi induktansi
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 tersebut akan menghasilkan medan magnet;
Inti magnet akan termagnetisasi di bawah aksi medan magnet, dan domain magnet internal akan berputar perlahan.
Ketika inti magnet termagnetisasi seluruhnya, arah domain magnet sama dengan medan magnet, meskipun medan magnet luar diperbesar, inti magnet tidak memiliki domain magnet yang dapat berputar, dan induktansi memasuki keadaan jenuh. .
Dari sudut pandang lain, pada kurva magnetisasi yang ditunjukkan pada Gambar 2, hubungan antara kerapatan fluks magnet B dan kuat medan magnet H memenuhi rumus di sebelah kanan Gambar 2:
Ketika kerapatan fluks magnet mencapai Bm, kerapatan fluks magnet tidak lagi meningkat secara signifikan seiring dengan meningkatnya 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 pada akhirnya induktansi akan sangat berkurang dan kemampuan untuk menekan arus akan hilang.
Gambar 2
Tips untuk menentukan saturasi induktansi
Apakah ada tip untuk menilai saturasi induktansi dalam aplikasi praktis?
Hal ini dapat diringkas menjadi dua kategori utama: perhitungan teoritis dan pengujian eksperimental.
☆Perhitungan teoritis dapat dimulai dari kerapatan fluks magnet maksimum dan arus induktansi maksimum.
☆Uji eksperimental terutama berfokus pada bentuk gelombang arus induktansi dan beberapa metode penilaian awal lainnya.
Metode-metode ini dijelaskan di bawah ini.
Hitung kerapatan fluks magnet
Metode ini cocok untuk merancang induktansi menggunakan inti magnet. Parameter inti meliputi panjang rangkaian magnet le, luas efektif Ae dan sebagainya. Jenis inti magnet juga menentukan tingkat bahan magnet yang sesuai, dan bahan magnet membuat ketentuan yang sesuai mengenai hilangnya inti magnet dan kerapatan fluks magnet saturasi.
Dengan bahan-bahan tersebut, kita dapat menghitung kerapatan fluks magnet maksimum sesuai dengan situasi desain sebenarnya, sebagai berikut:
Dalam praktiknya, penghitungan dapat disederhanakan dengan menggunakan ui sebagai ganti ur; Terakhir, 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 mendesain rangkaian secara langsung dengan menggunakan induktor jadi.
Topologi rangkaian yang berbeda memiliki rumus berbeda untuk menghitung arus induktansi.
Ambil contoh chip Buck MP2145, dapat dihitung menggunakan 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 keinsinyuran.
Mengambil MP2145 sebagai contoh, alat simulasi MPSmart digunakan untuk simulasi. Dari simulasi bentuk gelombang terlihat bahwa pada saat induktor tidak jenuh maka 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 hal ini untuk menilai apakah induktansinya jenuh.
Di bawah ini adalah bentuk gelombang yang diukur pada papan Demo MP2145. Terlihat jelas adanya distorsi setelah saturasi, hal ini sesuai dengan hasil simulasi.
Ukur apakah induktansi memanas secara tidak normal dan dengarkan suara siulan yang tidak normal
Ada banyak situasi dalam praktik teknik, kita mungkin tidak mengetahui jenis inti yang tepat, sulit mengetahui ukuran arus saturasi induktansi, dan terkadang tidak mudah untuk menguji arus induktansi; Pada saat ini, kita juga dapat menentukan terlebih dahulu apakah telah terjadi saturasi dengan mengukur apakah induktansi mengalami kenaikan suhu yang tidak normal, atau mendengarkan apakah ada jeritan yang tidak normal.
Beberapa tip untuk menentukan saturasi induktansi telah diperkenalkan di sini. Saya harap ini bermanfaat.
Waktu posting: 07-Jul-2023
