【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

理(li)論(lun)計(ji)算(suan)需(xu)要(yao)計(ji)算(suan)最(zui)大(da)磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)或(huo)最(zui)大(da)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)，而(er)實(shi)驗(yan)測(ce)試(shi)則(ze)主(zhu)要(yao)集(ji)中(zhong)在(zai)觀(guan)察(cha)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)和(he)其(qi)他(ta)的(de)初(chu)步(bu)判(pan)斷(duan)方(fang)法(fa)上(shang)。具(ju)體(ti)請(qing)看(kan)下(xia)麵(mian)的(de)詳(xiang)細(xi)描(miao)述(shu)。

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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