כמה טיפים להערכת רוויה של השראות

השראות היא חלק חשוב באספקת כוח DC/DC. ישנם גורמים רבים שיש לקחת בחשבון בעת ​​בחירת משרן, כגון ערך השראות, זרם הרוויה (DCR), גודל וזרם הרוויה. מאפייני הרוויה של משרן לעיתים קרובות אינם מובנים כראוי וגורמים לבעיות. מאמר זה ידון כיצד ההשראות מגיעה לרוויה, כיצד הרוויה משפיעה על המעגל, ושיטת גילוי רוויה של השראות. 

רוויה של השראות גורמת

ראשית, יש להבין באופן אינטואיטיבי מהי רוויה של השראה, כפי שמוצג באיור 1:

איור 1

אנו יודעים שכאשר זרם עובר דרך הסליל באיור 1, הסליל ייצור שדה מגנטי;

הליבה המגנטית תתמגנטי תחת פעולת השדה המגנטי, והתחומים המגנטיים הפנימיים יסתובבו באיטיות.

כאשר הליבה המגנטית ממוגנטת לחלוטין, כיוון התחום המגנטי זהה לחלוטין לשדה המגנטי, גם אם השדה המגנטי החיצוני מוגבר, לליבה המגנטית אין תחום מגנטי שיכול להסתובב, וההשראות נכנסת למצב רווי.

מנקודת מבט אחרת, בעקומת המגנטיזציה המוצגת באיור 2, הקשר בין צפיפות השטף המגנטי B לעוצמת השדה המגנטי H תואם את הנוסחה מימין באיור 2:

כאשר צפיפות השטף המגנטי מגיעה ל-Bm, צפיפות השטף המגנטי אינה עולה עוד באופן משמעותי עם עליית עוצמת השדה המגנטי, וההשראות מגיעה לרוויה.

מהקשר בין השראות וחדירות µ, נוכל לראות:

כאשר ההשראות רוויה, המיקרומטר יופחת משמעותית, ובסופו של דבר ההשראות יופחת משמעותית והיכולת לדכא את הזרם תאבד.

איור 2

טיפים לקביעת רוויה של השראות

האם יש טיפים כלשהם להערכת רוויה של השראות ביישומים מעשיים?

ניתן לסכם זאת לשתי קטגוריות עיקריות: חישוב תיאורטי ובדיקה ניסיונית.

☆החישוב התאורטי יכול להתחיל מצפיפות השטף המגנטי המקסימלית ומזרם ההשראות המקסימלי.

☆הבדיקה הניסויית מתמקדת בעיקר בצורת הגל של זרם ההשראות ובכמה שיטות שיפוט ראשוניות אחרות.

שיטות אלו מתוארות להלן.

חשב את צפיפות השטף המגנטי

שיטה זו מתאימה לתכנון השראות באמצעות ליבה מגנטית. פרמטרי הליבה כוללים את אורך המעגל המגנטי le, השטח האפקטיבי Ae וכן הלאה. סוג הליבה המגנטית קובע גם את דרגת החומר המגנטי המתאימה, והחומר המגנטי קובע בהתאם את אובדן הליבה המגנטית ואת צפיפות השטף המגנטי הרוויה.

בעזרת חומרים אלה, נוכל לחשב את צפיפות השטף המגנטי המקסימלית בהתאם למצב התכנון בפועל, כדלקמן:

בפועל, ניתן לפשט את החישוב, באמצעות ui במקום ur; לבסוף, בהשוואה לצפיפות השטף הרוויה של החומר המגנטי, נוכל לשפוט האם להשראות המתוכננת יש סיכון לרוויה.

חשב את זרם ההשראות המקסימלי

שיטה זו מתאימה לתכנון מעגל ישיר באמצעות סלילים מוגמרים.

לטופולוגיות מעגל שונות יש נוסחאות שונות לחישוב זרם השראות.

קחו לדוגמה את שבב Buck MP2145, ניתן לחשב אותו לפי הנוסחה הבאה, וניתן להשוות את התוצאה המחושבת לערך מפרט ההשראות כדי לקבוע האם ההשראות תהיה רוויה.

אם לשפוט לפי צורת גל של זרם אינדוקטיבי

שיטה זו היא גם השיטה הנפוצה והמעשית ביותר בפרקטיקה ההנדסית.

אם ניקח לדוגמה את MP2145, כלי הסימולציה MPSmart משמש לסימולציה. מצורת הגל של הסימולציה ניתן לראות שכאשר המשרן אינו רווי, זרם המשרן הוא גל משולש עם שיפוע מסוים. כאשר המשרן רווי, צורת הגל של זרם המשרן תהיה בעלת עיוות ברור, הנגרמת על ידי ירידה בהשראות לאחר הרוויה.

בפרקטיקה ההנדסית, אנו יכולים לראות האם יש עיוות של צורת גל זרם ההשראות על סמך זה כדי לשפוט האם ההשראות רוויה.

להלן צורת הגל הנמדדת על לוח ההדגמה MP2145. ניתן לראות עיוות ברור לאחר הרוויה, דבר התואם את תוצאות הסימולציה.

מדדו האם ההשראות מחוממת באופן חריג והאזינו לשריקות חריגות

ישנם מצבים רבים בהנדסה, ייתכן שאיננו יודעים את סוג הליבה המדויק, קשה לדעת את גודל זרם הרוויה של ההשראות, ולפעמים לא נוח לבדוק את זרם ההשראות; בשלב זה, אנו יכולים גם לקבוע באופן ראשוני האם התרחשה רוויה על ידי מדידה האם יש להשראות עלייה חריגה בטמפרטורה, או האזנה האם יש צרחה חריגה.

הוצגו כאן כמה טיפים לקביעת רוויה של השראות. אני מקווה שזה היה מועיל.