Điện cảm là một phần quan trọng của nguồn điện DC/DC. Có nhiều yếu tố cần xem xét khi chọn cuộn cảm, chẳng hạn như giá trị điện cảm, DCR, kích thước và dòng điện bão hòa. Đặc tính bão hòa của cuộn cảm thường bị hiểu sai và gây rắc rối. Bài viết này sẽ thảo luận về cách độ tự cảm đạt đến độ bão hòa, độ bão hòa ảnh hưởng đến mạch như thế nào và phương pháp phát hiện độ bão hòa độ tự cảm.
Nguyên nhân bão hòa điện cảm
Đầu tiên, hãy hiểu trực quan độ bão hòa điện cảm là gì, như trong Hình 1:
Hình 1
Chúng ta biết rằng khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây ở Hình 1, cuộn dây sẽ tạo ra một từ trường;
Lõi từ sẽ bị từ hóa dưới tác dụng của từ trường và các miền từ bên trong sẽ quay chậm.
Khi lõi từ bị từ hóa hoàn toàn, hướng của miền từ giống như từ trường, ngay cả khi từ trường bên ngoài tăng lên, lõi từ không có miền từ có thể quay và độ tự cảm chuyển sang trạng thái bão hòa .
Ở một góc độ khác, trong đường cong từ hóa thể hiện ở Hình 2, mối quan hệ giữa mật độ từ thông B và cường độ từ trường H đáp ứng công thức ở bên phải ở Hình 2:
Khi mật độ từ thông đạt tới Bm, mật độ từ thông không còn tăng đáng kể khi cường độ từ trường tăng và độ tự cảm đạt đến độ bão hòa.
Từ mối quan hệ giữa độ tự cảm và độ thấm µ, ta có thể thấy:
Khi độ tự cảm bão hòa, µm sẽ giảm đi rất nhiều, cuối cùng độ tự cảm sẽ giảm đi rất nhiều và khả năng triệt tiêu dòng điện sẽ mất đi.
Hình 2
Mẹo xác định độ bão hòa điện cảm
Có lời khuyên nào để đánh giá độ bão hòa điện cảm trong các ứng dụng thực tế không?
Nó có thể được tóm tắt thành hai loại chính: tính toán lý thuyết và thử nghiệm thực nghiệm.
☆Việc tính toán lý thuyết có thể bắt đầu từ mật độ từ thông cực đại và dòng điện cảm cực đại.
☆Thử nghiệm thực nghiệm chủ yếu tập trung vào dạng sóng dòng điện cảm và một số phương pháp phán đoán sơ bộ khác.
Những phương pháp này được mô tả dưới đây.
Tính mật độ từ thông
Phương pháp này phù hợp để thiết kế điện cảm dùng lõi từ. Các thông số cốt lõi bao gồm chiều dài mạch từ le, diện tích hiệu dụng Ae, v.v. Loại lõi từ cũng xác định loại vật liệu từ tính tương ứng và vật liệu từ tính đưa ra các quy định tương ứng về độ suy hao của lõi từ và mật độ từ thông bão hòa.
Với những vật liệu này, chúng ta có thể tính được mật độ từ thông cực đại theo tình huống thiết kế thực tế như sau:
Trong thực tế, việc tính toán có thể được đơn giản hóa bằng cách sử dụng ui thay vì ur; Cuối cùng, so với mật độ từ thông bão hòa của vật liệu từ tính, chúng ta có thể đánh giá liệu độ tự cảm được thiết kế có nguy cơ bão hòa hay không.
Tính dòng điện cảm cực đại
Phương pháp này phù hợp để thiết kế mạch trực tiếp bằng cách sử dụng cuộn cảm đã hoàn thiện.
Các cấu trúc liên kết mạch khác nhau có công thức tính dòng điện cảm khác nhau.
Lấy chip Buck MP2145 làm ví dụ, nó có thể được tính theo công thức sau và kết quả tính toán có thể được so sánh với giá trị thông số điện cảm để xác định xem điện cảm có bão hòa hay không.
Đánh giá bằng dạng sóng dòng điện cảm ứng
Phương pháp này cũng là phương pháp phổ biến và thiết thực nhất trong thực hành kỹ thuật.
Lấy MP2145 làm ví dụ, công cụ mô phỏng MPSmart được sử dụng để mô phỏng. Từ dạng sóng mô phỏng, có thể thấy khi cuộn cảm không bão hòa thì dòng điện trong cuộn cảm là sóng tam giác có độ dốc nhất định. Khi cuộn cảm bão hòa, dạng sóng dòng điện trong cuộn cảm sẽ bị biến dạng rõ ràng, nguyên nhân là do độ tự cảm giảm sau khi bão hòa.
Trong thực hành kỹ thuật, chúng ta có thể quan sát xem dạng sóng dòng điện cảm có bị biến dạng hay không dựa trên điều này để đánh giá xem liệu điện cảm có bão hòa hay không.
Dưới đây là dạng sóng đo được trên bảng Demo MP2145. Có thể thấy rằng có hiện tượng biến dạng rõ ràng sau khi bão hòa, điều này phù hợp với kết quả mô phỏng.
Đo xem cuộn cảm có bị nóng bất thường hay không và lắng nghe tiếng huýt sáo bất thường
Có rất nhiều tình huống trong thực tế kỹ thuật, chúng ta có thể không biết chính xác loại lõi, rất khó để biết kích thước dòng điện bão hòa điện cảm và đôi khi không thuận tiện để kiểm tra dòng điện cảm; Tại thời điểm này, chúng ta cũng có thể xác định sơ bộ xem độ bão hòa có xảy ra hay không bằng cách đo xem cuộn cảm có tăng nhiệt độ bất thường hay không hoặc lắng nghe xem có tiếng kêu bất thường hay không.
Một số mẹo để xác định độ bão hòa điện cảm đã được giới thiệu ở đây. Tôi hy vọng nó hữu ích.
Thời gian đăng: Jul-07-2023
