כמה טיפים לשיפוט רוויון השראות

השראות היא חלק חשוב באספקת החשמל DC/DC. ישנם גורמים רבים שיש לקחת בחשבון בעת ​​בחירת משרן, כגון ערך השראות, DCR, גודל וזרם הרוויה. מאפייני הרוויה של משרנים לרוב לא מובנים וגורמים לבעיות. מאמר זה ידון כיצד השראות מגיעה לרוויה, כיצד הרוויה משפיעה על המעגל, ובשיטה לזיהוי רוויה השראות. 

גורם לרוויה בשראות

ראשית, הבן אינטואיטיבית מהי רווית השראות, כפי שמוצג באיור 1:

איור 1

אנו יודעים שכאשר מועבר זרם דרך הסליל באיור 1, הסליל יפיק שדה מגנטי;

הליבה המגנטית תתמגנט 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 מוגדל, 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 ועוצמת השדה המגנטי H עונה על הנוסחה מימין באיור 2:

כאשר צפיפות השטף המגנטי מגיעה ל-Bm, צפיפות השטף המגנטי כבר לא עולה משמעותית עם עליית עוצמת השדה המגנטי, וההשראות מגיעה לרוויה.

מהקשר בין השראות לחדירות µ, אנו יכולים לראות:

כאשר השראות רוויה, המיקרומטר יקטן מאוד, ובסופו של דבר השראות תפחת מאוד והיכולת לדכא את הזרם תאבד.

איור 2

טיפים לקביעת רווית השראות

האם יש עצות לשיפוט רוויון השראות ביישומים מעשיים?

ניתן לסכם אותו לשתי קטגוריות עיקריות: חישוב תיאורטי ובדיקה ניסיוני.

☆החישוב התיאורטי יכול להתחיל מצפיפות השטף המגנטי המקסימלית וזרם השראות המקסימלי.

☆המבחן הניסיוני מתמקד בעיקר בצורת הגל של זרם השראות ובכמה שיטות שיפוט ראשוניות אחרות.

שיטות אלה מתוארות להלן.

חשב את צפיפות השטף המגנטי

שיטה זו מתאימה לתכנון השראות באמצעות ליבה מגנטית. פרמטרי הליבה כוללים אורך מעגל מגנטי le, שטח יעיל Ae וכן הלאה. סוג הליבה המגנטית קובע גם את דרגת החומר המגנטי המתאים, והחומר המגנטי קובע הוראות מתאימות לגבי אובדן הליבה המגנטית וצפיפות השטף המגנטי הרוויה.

עם חומרים אלה, אנו יכולים לחשב את צפיפות השטף המגנטי המקסימלית בהתאם למצב התכנון בפועל, באופן הבא:

בפועל, ניתן לפשט את החישוב, באמצעות ui במקום ur; לבסוף, בהשוואה לצפיפות שטף הרוויה של החומר המגנטי, אנו יכולים לשפוט האם לשראות המתוכננת יש סיכון לרוויה.

חשב את זרם השראות המקסימלי

שיטה זו מתאימה לתכנון מעגלים ישירות על ידי שימוש במשרנים מוגמרים.

לטופולוגיות מעגלים שונות יש נוסחאות שונות לחישוב זרם השראות.

קח כדוגמה את שבב Buck MP2145, ניתן לחשב אותו לפי הנוסחה הבאה, וניתן להשוות את התוצאה המחושבת לערך מפרט השראות כדי לקבוע אם השראות תהיה רוויה.

אם לשפוט לפי צורת גל זרם אינדוקטיבי

שיטה זו היא גם השיטה הנפוצה והמעשית ביותר בפרקטיקה ההנדסית.

אם ניקח לדוגמא את MP2145, כלי הדמיית MPSmart משמש לסימולציה. מצורת הגל הסימולציה ניתן לראות שכאשר המשרן אינו רווי, זרם המשרן הוא גל משולש עם שיפוע מסוים. כאשר המשרן רווי, לצורת הגל של זרם המשרן יהיה עיוות ברור, אשר נגרם על ידי ירידת השראות לאחר הרוויה.

בפרקטיקה ההנדסית, אנו יכולים לראות אם יש עיוות של צורת הגל של זרם השראות בהתבסס על זה כדי לשפוט אם השראות רוויה.

להלן צורת הגל הנמדדת בלוח ההדגמה של MP2145. ניתן לראות שיש עיוות ברור לאחר הרוויה, אשר תואם את תוצאות הסימולציה.

מדוד אם השראות מחוממת בצורה חריגה והקשב לשריקות חריגות

ישנם מצבים רבים בפרקטיקה ההנדסית, ייתכן שאיננו יודעים את סוג הליבה המדויק, קשה לדעת את גודל זרם הרוויה של השראות, ולפעמים לא נוח לבדוק את זרם השראות; בשלב זה, אנו יכולים גם לקבוע באופן ראשוני אם התרחשה רוויה על ידי מדידה האם יש להשראה עליית טמפרטורה חריגה, או האזנה אם יש צרחה לא תקינה.

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