Ток насыщения моего индуктора не согласуется с формулами


10

Я намотал свой первый индуктор и проверил индуктивность двумя способами.

Однако, когда я проверяю его ток насыщения, он намного ниже, чем по формуле:

ВпеaКзнак равноВTоNAеN (единицы измерения: вольт, микросекунды, мм 2 , витки)

Я установил на 0,2 Тесла, и я использую материал N87 в моем ядре.ВпеaК

Я признаю, что мои обмотки были небрежными, но кроме этого я не уверен, что могло вызвать такой низкий ток насыщения. Это заставляет мой буст-конвертер взрываться каждый раз.

Вот моя тестовая схема для измерения тока насыщения, где я увеличиваю ширину импульса, пока он не насыщается, а также использую для измерения индуктивности метода 2.

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

введите описание изображения здесь


1
Какие методы вы использовали для проверки индуктивности? Какое геометрическое ядро ​​вы используете?
user36129

Сначала я использовал 1,5-омный резистор последовательно с индуктором 6,8 мГн и проверил половинную амплитуду при синусоидальной частоте ~ 61 кГц 1 Вpp. Во-вторых, я измерил вольт на резисторе измерения тока и разделил его на сопротивление, чтобы подать мне ток в мой индуктор с напряжением постоянного тока, импульсным через него с известной шириной импульса. Затем я использовал уравнение L = V dt / di для вычисления L. Я использую тороид: B64290L0651X087 epcos.com/inf/80/db/fer_07/r_22.pdf Это тот, у которого Ae = 51 мм ^ 2 и N87 материал (Bsat .39T)
EwokNightmares

1
ВLВрALВMAИкс

1
Вы не говорите, сколько витков провода или какую длительность импульса вы используете. Из приведенных вами цифр я бы ожидал 51 витка для 6,8 мкГн. Для максимальной плотности поля 0,2 Тл ваше максимальное время-напряжение будет составлять около 520 мкВ, т.е. 104 мкс при 5 В.
MikeJ-UK

1
Да, кажется, что оно составляет около 50 мА, что, безусловно, меньше прогнозируемого значения 77 мА. Это должно относиться ко всем разумным комбинациям Vt.
MikeJ-UK

Ответы:


8
  1. N87 - это прямой ферритовый материал, а не распределенный воздушный зазор, как у материала типа порошкового железа. Тот факт, что он находится в тороидальной форме, не означает, что это материал с распределенным зазором - N87 в тороиде будет насыщаться так же, как N87 в E-сердечнике. Нет ничего плохого в использовании прямого феррита для индуктора повышения напряжения, если вы его пропустите (подробнее об этом позже). Тот факт, что он находится в тороидальной форме, означает, что вы не можете разорвать его. Возможно, вы захотите переключиться на Kool-Mu, если вы хотите придерживаться тороидального форм-фактора.

  2. ALAL

  3. Повышающие индукторы передают как ток намагничивания, так и энергию для нагрузки (которая будет накапливаться магнитно и передаваться в нерабочее время). Как только преобразователь начинает работать в режиме непрерывной проводимости (когда ток индуктора никогда не падает до нуля), это еще хуже так как вы начинаете работать на кривой ЧД, которая не сбрасывается в ноль. (Bmax по-прежнему Bmax, но теперь у вас есть смещение постоянного тока, на котором движется Bpeak.) Это причины, по которым индуктор нуждается в воздушном зазоре - в противном случае сердечник не сможет обрабатывать значительный постоянный ток без насыщения.

  4. Я не уверен, что понимаю вашу тестовую схему. Оба конца индуктора по существу зажаты до 5 В, что означает, что два конденсатора (С1 и С2) ничего не вносят в симуляцию. Если ваш настоящий повышающий преобразователь устроен таким образом, он не является повышающим преобразователем и никогда не будет работать. L1 должен отдавать накопленную энергию через D1 на нагрузку, что никогда не может произойти, когда D1 и нагрузка подключены, как показано. Единственное соединение между входом и выходом должно быть через L1 и D1. Я также поместил бы R1 в источник Q1 и сделал бы одно измерение с привязкой к земле вместо математической конструкции. (L1 будет насыщаться только при включенном Q1, поэтому измерение его при выключенном Q1 не имеет значения.)


6

Ответ изменен в соответствии с измененным вопросом

Этот ответ был отредактирован, потому что фокус вопроса изменился. Мой оригинальный ответ все еще ниже, потому что он имел отношение к исходному вопросу.

В любом индукторе B (плотность магнитного потока) и H (напряженность магнитного поля) образуют кривую BH, и из этой кривой вы можете видеть, что B не увеличивается линейно с H - это называется насыщением: -

введите описание изображения здесь

H - движущая сила в ампер-оборотах, создающая поток, и измеряется в единицах ампер на метр. Это формула:

яNLеLеLеπ

B, плотность потока связана с H в следующей формуле:

ВЧАСзнак равноμ0μр

μоμр4π×10-7

Итак, если вы знаете, на каком уровне ваш текущий пик (или ожидается), и знаете, сколько у вас витков (и какой материал и размер сердечника вы используете), вы можете рассчитать B, плотность потока.

Lе

ЧАСзнак равно0,077×510,05415знак равно72,5

Если мы включим это в формулу B / H и используем относительную проницаемость (2200) из листов данных N87, мы получим: -

Взнак равно4π×10-7×72,5×2200

Это может означать только то, что ядро ​​насыщается, потому что:

  • Не вся магнитная энергия была удалена к тому времени, когда индуктор снова пульсирует
  • Постоянный поток + новый поток (импульс) вызывает насыщение (см. Диаграмму кривой ЧД)
  • По какой-то причине в индуктор идет больше тока
  • Вряд ли, как кажется, феррит не является N87

Лично я бы посмотрел на плотность потока Remanence, чтобы увидеть, насколько он может быть высоким. Только что взглянул, и напряженность силового поля в спецификации для N87 составляет 21 А / м. Поскольку вы не избавляетесь от потока Remanence, существует эквивалентная напряженность магнитного поля 21 А / м, которая добавляет к 72,5 А / м, которые вы применяете, означает, что вы фактически применяете 93,5 А / м, и это приводит к плотности потока больше как 260mT.

AL

0,077×2

Оригинальный ответ

Ниже было взято из комментария OP, и мое объяснение далее должно объяснить, как его метод неисправен:

Сначала я использовал 1,5-омный резистор последовательно с индуктором 6,8 мГн и проверил половину амплитуды при синусоидальной частоте ~ 61 кГц 1 ВПП

ИксL15002ΠF

введите описание изображения здесь

В действительности, если на индукторе имеется 1Vp-p, это происходит, когда его реактивное сопротивление больше примерно 1060 Ом, а на частоте 61 кГц, это когда L = 2,8 мГн.

TОN


Когда я запускаю схему в LTSpice, я получаю половину напряжения (-6 дБ) на частоте 61 кГц. Первоначально я использовал анализ Лапласа, чтобы определить тот же результат.
EwokNightmares

Я имел в виду, когда я запускаю его с 6,8 мГн и 1,5 кОм, я получаю половину напряжения на 61 кГц. Когда я запускаю его на скорости 2,8 мГн, он смещает срез до 150 кГц.
EwokNightmares

Кроме того, моя схема находится в конфигурации LPF, я должен был упомянуть об этом изначально.
EwokNightmares

Хорошо, вышеупомянутые комментарии с анализом AC (график Боде). Когда я делаю анализ переходных процессов, ваша ценность работает. Я запутался, почему анализ переменного тока говорит мне, что половинное напряжение соответствует моей расчетной частоте, но временная область не совпадает.
EwokNightmares

Я обнаружил, что замена резистора и индуктора имеет большое значение. В конфигурации HPF, как вы рисуете, вы правы. В конфигурации LPF, как я рассчитал и протестировал, я прав.
EwokNightmares
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.