【導讀】電感是DC / DC電源中的重要組成部分。選擇電感需要考慮很多因素，例如電感值、DCR、尺寸和飽和電流。電感的飽和特性常會被人們誤解而帶來麻煩。本文將探討電感如何達到飽和、飽和如何影響電路，以及檢測電感飽和的方法。

電感飽和的原因

請參見圖1和下麵的電感飽和步驟，來了解電感是如何達到飽和的：

●     當電流通過圖1中的線圈時
，線圈會產生磁場；

●     磁芯被磁場磁化，其內部磁疇會緩慢旋轉。

●     當磁芯被完全磁化後，磁疇的方向與磁場一致。這時
，即使添加外部磁場
，磁芯內也沒有旋轉的磁疇。此時
，電感達到飽和。

圖1：電感飽和示意圖

圖2從另一個角度表達了電感的飽和
，並通過方程式顯示了係統的磁通密度（B）和磁場強度（H）如何影響電感。

當磁通密度達到BM時，磁通密度不再隨磁場強度的增強而增加，此時電感達到飽和。

再看電感和磁導率（μ）之間的關係。當電感飽和後，磁導率將大幅減小，從而導致電感大幅降低，並失去抑製電流的能力。

圖2：磁化曲線和公式

判斷電感飽和的技巧：

在實際應用中判斷電感飽和的方法分為兩大類：理論計算和實驗測試。圖3總結了這些方法。

圖3：判斷電感飽和的方法

lilunjisuanxuyaojisuanzuidacitongmiduhuozuidadiangandianliu，ershiyanceshizezhuyaojizhongzaiguanchadiangandianliuboxingheqitadechubupanduanfangfashang。jutiqingkanxiamiandexiangximiaoshu。

方法1：計算磁通密度

這種方法適用於采用磁芯來設計電感的場景。磁芯參數包括磁路長度（lE）和有效麵積（AE）。磁芯類型還決定了相應的磁材等級。磁性材料也必須對磁芯損耗和飽和磁通密度進行相應的規定（參見圖4）。

圖4：電感參數和特性

有了這些資料
，我們就可以根據實際設計方案計算出最大磁通密度。圖5顯示了最大磁通密度的計算公式。

圖5: 磁通密度計算公式

實際中的計算可以簡化，用µI代替µR。當與磁性材料的飽和磁通密度進行比較時
，就可以判斷設計的電感是否存在飽和風險。

方法2：計算最大電感電流

當采用現有電感來設計電路時
，可以采用這種方法。不同電路拓撲下
，電感電流的計算公式也不同。 

以開關模式變換器MP2145為例
，可以根據以下公式計算電感電流
，並將計算結果與電感規格進行比較
，以判斷電感是否會達到飽和（見圖6）。

圖6：以 MP2145為例計算最大電感電流

方法3：通過電感電流波形判斷電感是否飽和

此方法是工程師可用的最常見且最實用的方法。

我們采用MPSmart仿真工具，以MP2145為(wei)例(li)來(lai)說(shuo)明(ming)。從(cong)仿(fang)真(zhen)波(bo)形(xing)中(zhong)可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)，當(dang)電(dian)感(gan)不(bu)飽(bao)和(he)時(shi)

，電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)是(shi)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)斜(xie)率(lv)的(de)三(san)角(jiao)波(bo)。當(dang)電(dian)感(gan)飽(bao)和(he)時(shi)
，電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)會(hui)產(chan)生(sheng)明(ming)顯(xian)失(shi)真(zhen)，這(zhe)種(zhong)失(shi)真(zhen)是(shi)由(you)飽(bao)和(he)後(hou)電(dian)感(gan)降(jiang)低(di)引(yin)起(qi)的(de)（請參見圖7）。

圖7：MP2145的仿真電感電流波形

我們可以觀察電感電流波形中的失真來確定電感何時達到飽和。

圖8顯示了MP2145評估板上測得的波形。可以看出

，當電感飽和後有明顯失真
，這與仿真結果相符。

圖8：MP2145評估板的實際電感電流波形

方法4：測量電感的異常溫升並通過可聞噪聲來判斷

如果不知道係統的核心模型
，則可能很難確定電感的飽和電流。有時候，測量電感電流也不是很方便，因為可能需要將電感從PCB上(shang)部(bu)分(fen)抬(tai)起(qi)以(yi)測(ce)量(liang)其(qi)電(dian)流(liu)。所(suo)以(yi)
，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)另(ling)一(yi)個(ge)技(ji)巧(qiao)，即(ji)使(shi)用(yong)熱(re)像(xiang)儀(yi)測(ce)量(liang)電(dian)感(gan)溫(wen)度(du)。如(ru)果(guo)溫(wen)度(du)明(ming)顯(xian)超(chao)出(chu)設(she)計(ji)預(yu)期(qi)

，則(ze)可(ke)能(neng)表(biao)明(ming)電(dian)感(gan)已(yi)飽(bao)和(he)（見圖9）。另外
，將耳朵靠近電感
，如果它發出聲音

，則也可能表明它已經飽和。

圖9：使用熱像儀測量電感溫度

在(zai)設(she)計(ji)帶(dai)電(dian)感(gan)的(de)電(dian)源(yuan)時(shi)
，避(bi)免(mian)電(dian)感(gan)飽(bao)和(he)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)了(le)導(dao)致(zhi)磁(ci)飽(bao)和(he)的(de)一(yi)些(xie)物(wu)理(li)特(te)性(xing)

，給(gei)出(chu)了(le)為(wei)電(dian)路(lu)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)電(dian)感(gan)值(zhi)的(de)公(gong)式(shi)和(he)電(dian)感(gan)飽(bao)和(he)時(shi)的(de)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)圖(tu)，同(tong)時(shi)還(hai)提(ti)供(gong)了(le)觀(guan)察(cha)應(ying)用(yong)中(zhong)電(dian)感(gan)是(shi)否(fou)飽(bao)和(he)的(de)其(qi)他(ta)一(yi)些(xie)技(ji)巧(qiao)。如(ru)果(guo)您(nin)正(zheng)在(zai)為(wei)設(she)計(ji)項(xiang)目(mu)選(xuan)擇(ze)電(dian)感(gan)

，請(qing)參(can)見(jian)我(wo)們(men)最(zui)新(xin)的(de)電(dian)感(gan)產(chan)品(pin)目(mu)錄(lu)。

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