인덕턴스는 DC/DC 전원 공급 장치의 중요한 부분입니다. 인덕턴스 값, DCR, 크기, 포화 전류 등 인덕터를 선택할 때 고려해야 할 요소가 많습니다. 인덕터의 포화 특성은 종종 오해되어 문제를 야기합니다. 본 논문에서는 인덕턴스가 포화에 어떻게 도달하는지, 포화가 회로에 어떤 영향을 미치는지, 인덕턴스 포화를 감지하는 방법에 대해 논의합니다.
인덕턴스 포화 원인
먼저 그림 1과 같이 인덕턴스 포화가 무엇인지 직관적으로 이해하십시오.
그림 1
그림 1의 코일에 전류가 흐르면 코일이 자기장을 생성한다는 것을 알고 있습니다.
자기 코어는 자기장의 작용에 따라 자화되고 내부 자구는 천천히 회전합니다.
자기 코어가 완전히 자화되면 자구의 방향은 자기장과 모두 동일하며 외부 자기장이 증가하더라도 자기 코어는 회전할 수 있는 자구가 없으며 인덕턴스는 포화 상태에 진입합니다. .
다른 관점에서 보면, 그림 2에 표시된 자화 곡선에서 자속 밀도 B와 자기장 강도 H 사이의 관계는 그림 2의 오른쪽 공식을 충족합니다.
자속 밀도가 Bm에 도달하면 자속 밀도가 더 이상 자기장 강도의 증가에 따라 크게 증가하지 않고 인덕턴스가 포화 상태에 도달합니다.
인덕턴스와 투자율 μ 사이의 관계에서 다음을 확인할 수 있습니다.
인덕턴스가 포화되면 µm는 크게 줄어들고, 결국 인덕턴스가 크게 줄어들고 전류를 억제하는 능력이 상실됩니다.
그림 2
인덕턴스 포화 결정을 위한 팁
실제 응용 분야에서 인덕턴스 포화를 판단하기 위한 팁이 있습니까?
이론적 계산과 실험적 테스트라는 두 가지 주요 범주로 요약할 수 있습니다.
☆이론적인 계산은 최대 자속 밀도와 최대 인덕턴스 전류로부터 시작할 수 있습니다.
☆실험 테스트는 주로 인덕턴스 전류 파형 및 기타 예비 판단 방법에 중점을 둡니다.
이러한 방법은 아래에 설명되어 있습니다.
자속밀도 계산
이 방법은 자기 코어를 이용한 인덕턴스 설계에 적합합니다. 핵심 매개변수에는 자기 회로 길이 le, 유효 면적 Ae 등이 포함됩니다. 자기 코어의 유형에 따라 해당 자성 재료 등급이 결정되며, 자성 재료는 자기 코어 손실 및 포화 자속 밀도에 대해 상응하는 규정을 만듭니다.
이러한 재료를 사용하면 실제 설계 상황에 따라 다음과 같이 최대 자속 밀도를 계산할 수 있습니다.
실제로는 ur 대신 ui를 사용하여 계산을 단순화할 수 있습니다. 마지막으로 자성체의 포화 자속 밀도와 비교하여 설계된 인덕턴스가 포화 위험이 있는지 여부를 판단할 수 있습니다.
최대 인덕턴스 전류 계산
이 방법은 완성된 인덕터를 이용하여 직접 회로를 설계하는데 적합하다.
회로 토폴로지마다 인덕턴스 전류를 계산하는 공식이 다릅니다.
Buck 칩 MP2145를 예로 들면 다음 공식에 따라 계산할 수 있으며, 계산된 결과를 인덕턴스 사양 값과 비교하여 인덕턴스가 포화되는지 여부를 확인할 수 있습니다.
유도 전류 파형으로 판단
이 방법은 공학 실무에서 가장 일반적이고 실용적인 방법이기도 합니다.
MP2145를 예로 들면 MPSmart 시뮬레이션 도구가 시뮬레이션에 사용됩니다. 시뮬레이션 파형에서 인덕터가 포화되지 않은 경우 인덕터 전류는 특정 기울기를 갖는 삼각파임을 알 수 있습니다. 인덕터가 포화되면 인덕터 전류 파형은 포화 후 인덕턴스 감소로 인해 뚜렷한 왜곡을 갖게 됩니다.
엔지니어링 실습에서는 이를 바탕으로 인덕턴스 전류 파형의 왜곡 여부를 관찰하여 인덕턴스가 포화되었는지 판단할 수 있습니다.
아래는 MP2145 데모 보드에서 측정된 파형입니다. 포화 후 명백한 왜곡이 있음을 볼 수 있으며 이는 시뮬레이션 결과와 일치합니다.
인덕턴스가 비정상적으로 가열되는지 측정하고 비정상적인 휘파람 소리를 들어보십시오.
엔지니어링 실무에는 많은 상황이 있으며, 정확한 코어 유형을 알 수 없고, 인덕턴스 포화 전류 크기를 알기 어렵고, 때로는 인덕턴스 전류를 테스트하는 것이 편리하지 않을 수 있습니다. 이때, 인덕턴스의 온도 상승이 비정상적인지 측정하거나, 비정상적인 비명 소리가 나는지 듣는 것으로 포화가 발생했는지 여부를 사전에 판단할 수도 있다.
인덕턴스 포화를 결정하기 위한 몇 가지 팁이 여기에 소개되었습니다. 도움이 되었기를 바랍니다.
게시 시간: 2023년 7월 7일
