判断电感饱和的几个小窍门

一. 电感饱和的原因

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先直观的认识下什么是电感饱和，如图1:

图1

• 我们知道当图1线圈中通过电流时，线圈会产生磁场；
• 磁芯在磁场的作用下会被磁化，其内部磁畴会慢慢旋转；
• 当磁芯被完全磁化时，磁畴方向全部和磁场一致，即使再增加外磁场，磁芯也没有可以旋转的磁畴了，此时的电感就进入了饱和状态。

2从另一个角度来看，如图2所示的磁化曲线，磁通密度B与磁场强度H之间满足图2中右侧公式：

当磁通密度达到Bm时，磁通密度不再随磁场强度的增大而大幅度增大，此时电感达到饱和。

由电感与磁导率µ的关系式可知：

当电感饱和后，µ会大幅度减小，最终导致电感量大幅降低，失去抑制电流的能力。

图2

二. 判断电感饱和的诀窍Q:在实际应用中有没有判断电感饱和的诀窍呢？A:可以总结为两大类：理论计算和实验测试。* 理论计算可从最大磁通密度和最大电感电流入手；

• 实验测试主要关注电感电流波形和一些其他初步判断方法。

下面就一一介绍这些方法。

方法1：计算磁通密度此方法适用于利用磁芯来设计电感的场景。磁芯参数包括磁路长度le，有效面积Ae等。磁芯的型号还决定了相应的磁材牌号，磁材对磁芯损耗，饱和磁通密度等做了相应规定。

有了这些材料，我们就能根据实际设计情况来计算最大磁通密度，公式如下：

实际中可简化计算，用ui来代替ur；最后与磁材饱和磁通密度相比较，就能判断设计的电感是否有饱和的风险。

方法2：计算最大电感电流此方法适用于直接利用成品电感来设计电路。

不同的电路拓扑对电感电流计算有不同的公式。

以Buck芯片MP2145为例，可以按照如下公式计算，将计算结果与电感规格值相比较就能判断电感是否会饱和。

方法3：通过电感电流波形来判断电感是否饱和此方法也是工程实际中最常见和最实用的的方法。

还是以MP2145为例，使用MPSmart仿真工具进行仿真，从仿真波形可以知道，当电感没有饱和时，电感电流是一个斜率一定的三角波，当电感饱和时电感电流波形会有一个明显畸变，这是由于饱和后感量降低造成的。

我们在工程实际中就可以基于此观察电感电流波形是否存在畸变，来判断电感是否饱和。

下面是在MP2145 Demo板上实测波形，可以看到饱和后有明显的畸变，与仿真结果一致。

方法4：测量电感是否异常温升，听是否有异常啸叫在工程实际中还有很多情况，我们可能不能准确知道磁芯型号，也很难知道电感饱和电流大小，有时候也不能方便的测试电感电流；这时候我们还可以通过测量电感是否有异常温升，或者听是否有异常啸叫等手段来初步判断是否发生了饱和。