Endüktans DC/DC güç kaynağının önemli bir parçasıdır. Bir indüktör seçerken endüktans değeri, DCR, boyut ve doyma akımı gibi dikkate alınması gereken birçok faktör vardır. İndüktörlerin doyma özellikleri sıklıkla yanlış anlaşılır ve sorunlara neden olur. Bu yazıda endüktansın doygunluğa nasıl ulaştığı, doygunluğun devreyi nasıl etkilediği ve endüktans doygunluğunu tespit etme yöntemi tartışılacaktır.
Endüktans doygunluğu nedenleri
İlk olarak, Şekil 1'de gösterildiği gibi endüktans doygunluğunun ne olduğunu sezgisel olarak anlayın:
Şekil 1
Şekil 1'deki bobinden akım geçtiğinde bobinin bir manyetik alan oluşturacağını biliyoruz;
Manyetik çekirdek, manyetik alanın etkisi altında mıknatıslanacak ve iç manyetik alanlar yavaşça dönecektir.
Manyetik çekirdek tamamen mıknatıslandığında, manyetik alanın yönü manyetik alanla aynıdır, harici manyetik alan artırılsa bile, manyetik çekirdek dönebilen bir manyetik alana sahip değildir ve endüktans doymuş bir duruma girer. .
Başka bir açıdan bakıldığında, Şekil 2'de gösterilen mıknatıslanma eğrisinde, manyetik akı yoğunluğu B ile manyetik alan kuvveti H arasındaki ilişki, Şekil 2'de sağdaki formülü karşılamaktadır:
Manyetik akı yoğunluğu Bm'ye ulaştığında, manyetik alan yoğunluğunun artmasıyla birlikte manyetik akı yoğunluğu artık önemli ölçüde artmaz ve endüktans doyuma ulaşır.
Endüktans ve geçirgenlik µ arasındaki ilişkiden şunları görebiliriz:
Endüktans doyuma ulaştığında µm büyük ölçüde azalacak ve sonunda endüktans büyük ölçüde azalacak ve akımı bastırma yeteneği kaybolacaktır.
Şekil 2
Endüktans doygunluğunu belirlemek için ipuçları
Pratik uygulamalarda endüktans doygunluğunu değerlendirmek için herhangi bir ipucu var mı?
İki ana kategoride özetlenebilir: teorik hesaplama ve deneysel test.
☆Teorik hesaplama maksimum manyetik akı yoğunluğundan ve maksimum endüktans akımından başlayabilir.
☆Deneysel test temel olarak endüktans akım dalga biçimine ve diğer bazı ön değerlendirme yöntemlerine odaklanır.
Bu yöntemler aşağıda açıklanmaktadır.
Manyetik akı yoğunluğunu hesaplayın
Bu yöntem, manyetik çekirdek kullanılarak endüktansın tasarlanması için uygundur. Çekirdek parametreler arasında manyetik devre uzunluğu le, etkin alan Ae vb. yer alır. Manyetik çekirdeğin türü aynı zamanda karşılık gelen manyetik malzeme derecesini de belirler ve manyetik malzeme, manyetik çekirdeğin kaybı ve doygunluk manyetik akı yoğunluğuna ilişkin karşılık gelen hükümleri yapar.
Bu malzemelerle, gerçek tasarım durumuna göre maksimum manyetik akı yoğunluğunu aşağıdaki şekilde hesaplayabiliriz:
Uygulamada, ur yerine ui kullanılarak hesaplama basitleştirilebilir; Son olarak, manyetik malzemenin doyma akı yoğunluğuyla karşılaştırıldığında, tasarlanan endüktansın doyma riskinin olup olmadığına karar verebiliriz.
Maksimum endüktans akımını hesaplayın
Bu yöntem, bitmiş indüktörleri kullanarak devreyi doğrudan tasarlamak için uygundur.
Farklı devre topolojileri, endüktans akımını hesaplamak için farklı formüllere sahiptir.
Örnek olarak Buck çipi MP2145'i ele alalım, aşağıdaki formüle göre hesaplanabilir ve hesaplanan sonuç, endüktansın doymuş olup olmayacağını belirlemek için endüktans spesifikasyon değeriyle karşılaştırılabilir.
Endüktif akım dalga formuna bakılırsa
Bu yöntem aynı zamanda mühendislik uygulamalarında en yaygın ve pratik yöntemdir.
MP2145 örnek alınarak simülasyon için MPSmart simülasyon aracı kullanılmıştır. Simülasyon dalga formundan indüktör doymadığında indüktör akımının belirli bir eğime sahip üçgen bir dalga olduğu görülebilir. İndüktör doyuma ulaştığında, indüktör akım dalga biçimi, doyma sonrasında endüktansın azalmasından kaynaklanan bariz bir bozulmaya sahip olacaktır.
Mühendislik uygulamasında, endüktansın doymuş olup olmadığına karar vermek için buna dayanarak endüktans akım dalga biçiminde bozulma olup olmadığını gözlemleyebiliriz.
Aşağıda MP2145 Demo kartında ölçülen dalga formu bulunmaktadır. Simülasyon sonuçlarıyla tutarlı olarak doygunluktan sonra belirgin bir distorsiyonun olduğu görülebilir.
Endüktansın anormal derecede ısınıp ısınmadığını ölçün ve anormal ıslık sesini dinleyin
Mühendislik uygulamalarında pek çok durum vardır; çekirdek tipini tam olarak bilemeyebiliriz, endüktans doyma akımının boyutunu bilmek zordur ve bazen endüktans akımını test etmek uygun olmayabilir; Bu sırada, endüktansın anormal bir sıcaklık artışı olup olmadığını ölçerek veya anormal bir çığlık olup olmadığını dinleyerek doygunluğun meydana gelip gelmediğini ön olarak belirleyebiliriz.
Endüktans doygunluğunu belirlemek için birkaç ipucu burada tanıtılmıştır. Umarım faydalı olmuştur.
Gönderim zamanı: Temmuz-07-2023
