L'inductance est un élément important de l'alimentation DC/DC. De nombreux facteurs doivent être pris en compte lors du choix d'une inductance, tels que la valeur de l'inductance, le DCR, la taille et le courant de saturation. Les caractéristiques de saturation des inducteurs sont souvent mal comprises et causent des problèmes. Cet article expliquera comment l'inductance atteint la saturation, comment la saturation affecte le circuit et la méthode de détection de la saturation de l'inductance.
La saturation de l'inductance provoque
Tout d’abord, comprenez intuitivement ce qu’est la saturation d’inductance, comme le montre la figure 1 :
Figure 1
Nous savons que lorsqu’un courant traverse la bobine de la figure 1, la bobine génère un champ magnétique ;
Le noyau magnétique sera magnétisé sous l’action du champ magnétique et les domaines magnétiques internes tourneront lentement.
Lorsque le noyau magnétique est complètement magnétisé, la direction du domaine magnétique est la même que celle du champ magnétique, même si le champ magnétique externe est augmenté, le noyau magnétique n'a pas de domaine magnétique pouvant tourner et l'inductance entre dans un état saturé. .
D'un autre point de vue, dans la courbe de magnétisation représentée sur la figure 2, la relation entre la densité de flux magnétique B et l'intensité du champ magnétique H répond à la formule de droite sur la figure 2 :
Lorsque la densité de flux magnétique atteint Bm, la densité de flux magnétique n'augmente plus de manière significative avec l'augmentation de l'intensité du champ magnétique, et l'inductance atteint la saturation.
De la relation entre inductance et perméabilité µ, on peut voir :
Lorsque l'inductance est saturée, le µm sera considérablement réduit, et finalement l'inductance sera considérablement réduite et la capacité de supprimer le courant sera perdue.
Figure 2
Conseils pour déterminer la saturation de l'inductance
Existe-t-il des conseils pour évaluer la saturation de l'inductance dans des applications pratiques ?
Il peut être résumé en deux grandes catégories : le calcul théorique et les tests expérimentaux.
☆Le calcul théorique peut partir de la densité de flux magnétique maximale et du courant d'inductance maximal.
☆Le test expérimental se concentre principalement sur la forme d'onde du courant d'inductance et sur certaines autres méthodes de jugement préliminaire.
Ces méthodes sont décrites ci-dessous.
Calculer la densité de flux magnétique
Cette méthode convient à la conception d’inductances utilisant un noyau magnétique. Les paramètres de base incluent la longueur du circuit magnétique le, la surface effective Ae, etc. Le type de noyau magnétique détermine également la qualité du matériau magnétique correspondant, et le matériau magnétique prend les dispositions correspondantes concernant la perte du noyau magnétique et la densité de flux magnétique de saturation.
Avec ces matériaux, nous pouvons calculer la densité de flux magnétique maximale en fonction de la situation de conception réelle, comme suit :
En pratique, le calcul peut être simplifié en utilisant ui au lieu de ur ; Enfin, par rapport à la densité de flux de saturation du matériau magnétique, nous pouvons juger si l'inductance conçue présente un risque de saturation.
Calculer le courant d'inductance maximum
Cette méthode convient à la conception de circuits directement en utilisant des inducteurs finis.
Différentes topologies de circuits ont différentes formules pour calculer le courant d'inductance.
Prenons l'exemple de la puce Buck MP2145, elle peut être calculée selon la formule suivante et le résultat calculé peut être comparé à la valeur de spécification de l'inductance pour déterminer si l'inductance sera saturée.
À en juger par la forme d'onde du courant inductif
Cette méthode est également la méthode la plus courante et la plus pratique dans la pratique de l’ingénierie.
En prenant MP2145 comme exemple, l'outil de simulation MPSmart est utilisé pour la simulation. D'après la forme d'onde de simulation, on peut voir que lorsque l'inducteur n'est pas saturé, le courant de l'inducteur est une onde triangulaire avec une certaine pente. Lorsque l'inductance est saturée, la forme d'onde du courant de l'inductance présente une distorsion évidente, provoquée par la diminution de l'inductance après saturation.
Dans la pratique de l'ingénierie, nous pouvons observer s'il y a une distorsion de la forme d'onde du courant d'inductance sur cette base pour juger si l'inductance est saturée.
Vous trouverez ci-dessous la forme d'onde mesurée sur la carte de démonstration MP2145. On peut constater une distorsion évidente après saturation, ce qui est cohérent avec les résultats de la simulation.
Mesurez si l'inductance est anormalement chauffée et écoutez les sifflements anormaux
Il existe de nombreuses situations dans la pratique de l'ingénierie, nous pouvons ne pas connaître le type exact de noyau, il est difficile de connaître la taille du courant de saturation de l'inductance et parfois il n'est pas pratique de tester le courant d'inductance ; À ce stade, nous pouvons également déterminer de manière préliminaire si une saturation s'est produite en mesurant si l'inductance présente une élévation de température anormale ou en écoutant s'il y a un cri anormal.
Quelques conseils pour déterminer la saturation de l'inductance ont été introduits ici. J'espère que cela a été utile.
Heure de publication : 07 juillet 2023
