Der Sättigungsstrom meines Induktors stimmt nicht mit den Formeln überein

Ich habe meinen ersten Induktor gewickelt und die Induktivität mit 2 Methoden überprüft.

Wenn ich jedoch seinen Sättigungsstrom teste, ist er viel niedriger als die Formel, die ich erhalten habe:

(Einheiten: Volt, Mikrosekunden, mm², Windungen)$B_{peak} = \dfrac{V\cdot T_{on}}{A_e\cdot N}$

Ich setze auf 0,2 Tesla und verwende N87-Material in meinem Kern.$B_{peak}$

Ich gebe zu, dass meine Wicklungen schlampig waren, aber ansonsten bin ich mir nicht sicher, was einen so niedrigen Sättigungsstrom verursachen könnte. Dies hat dazu geführt, dass mein Aufwärtswandler jedes Mal explodierte.

Hier ist meine Testschaltung zum Messen des Sättigungsstroms, wobei ich die Impulsbreite bis zur Sättigung erhöhe und auch für die Induktivitätsmessung nach Methode 2 verwende.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

1. N87 ist ein geradliniges Ferritmaterial, kein verteilter Luftspalt wie Pulvereisen. Nur weil es in Toroidform vorliegt, bedeutet dies nicht, dass es sich um Material mit verteilter Lücke handelt - N87 in einem Toroid wird genauso gesättigt wie N87 in einem E-Kern. Es ist nichts Falsches daran, Straight-Up-Ferrit für einen Boost-Induktor zu verwenden, solange Sie ihn klaffen (dazu später mehr). Die Tatsache, dass es in torusförmiger Form vorliegt, bedeutet, dass Sie es nicht klaffen können. Vielleicht möchten Sie zu Kool-Mu wechseln, wenn Sie sich an einen torusförmigen Formfaktor halten möchten.

2. $A_L$$A_L$

3. Boost-Induktivitäten führen sowohl den Magnetisierungsstrom als auch die Energie für die Last (die magnetisch gespeichert und während der Ausschaltzeit geliefert wird). Sobald der Wandler im Dauerleitungsmodus arbeitet (wenn der Induktivitätsstrom nie auf Null geht), ist dies noch schlimmer da Sie anfangen, an einer BH-Kurve zu arbeiten, die nicht auf Null zurückgesetzt wird. (Bmax ist immer noch Bmax, aber Sie haben jetzt einen Gleichstromversatz, auf dem Bpeak fährt.) Dies sind die Gründe, warum der Induktor einen Luftspalt benötigt - der Kern kann sonst keinen signifikanten Gleichstrom ohne Sättigung verarbeiten.

4. Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihre Testschaltung verstehe. Beide Enden des Induktors sind im Wesentlichen auf 5 V geklemmt, was bedeutet, dass die beiden Kondensatoren (C1 und C2) nichts zur Simulation beitragen. Wenn Ihr echter Aufwärtswandler auf diese Weise angeordnet ist, ist er kein Aufwärtswandler und wird niemals funktionieren. L1 muss seine gespeicherte Energie über D1 an die Last abgeben, was niemals passieren kann, wenn D1 und die Last wie gezeigt angeschlossen sind. Die einzige Verbindung zwischen Eingang und Ausgang muss über L1 und D1 erfolgen. Ich würde auch R1 in die Quelle von Q1 einfügen und eine einzelne bodenbezogene Messung anstelle einer mathematischen Konstruktion durchführen. (L1 wird nur gesättigt, wenn Q1 eingeschaltet ist, daher ist es irrelevant, es zu messen, wenn Q1 ausgeschaltet ist.)

Die Antwort wurde geändert, um der geänderten Frage zu entsprechen

Diese Antwort wurde bearbeitet, da sich der Fokus der Frage geändert hat. Meine ursprüngliche Antwort ist immer noch unten, weil sie für die ursprüngliche Frage relevant war.

In jedem Induktor bilden B (magnetische Flussdichte) und H (magnetische Feldstärke) die BH-Kurve, und aus dieser Kurve können Sie ersehen, dass B nicht linear mit H ansteigt - dies wird als Sättigung bezeichnet:

H ist die treibende Kraft der Amperewindungen hinter der Erzeugung des Flusses und ist in Einheiten von Ampere pro Meter angegeben. Die Formel lautet:

$\frac{I N}{l_e}$$l_e$$l_e$$\pi$

B, Flussdichte bezieht sich auf H in der folgenden Formel:

$\frac{B}{H} = \mu_0 \mu_r$

$\mu_o$$\mu_r$$4\pi\times10^{-7}$

Wenn Sie also wissen, bei welchen Stromspitzen Sie sich befinden (oder voraussichtlich) und wissen, wie viele Windungen Sie haben (und welches Material und welche Kerngröße Sie verwenden), können Sie die Flussdichte B berechnen.

$l_e$

$H = \frac{0.077 \times 51}{0.05415} = 72.5$

Wenn wir dies in die B / H-Formel einfügen und eine relative Permeabilität (2200) aus den Datenblättern von N87 verwenden, erhalten wir:

$B = 4\pi\times10^{-7}\times 72.5\times 2200$

Dies kann nur bedeuten, dass der Kern gesättigt ist, weil:

• Zu dem Zeitpunkt, an dem der Induktor erneut gepulst wird, ist nicht die gesamte magnetische Energie entfernt
• Remanenzfluss + neuer Fluss (Impuls) verursacht Sättigung (siehe BH-Kurvendiagramm)
• Aus irgendeinem Grund fließt mehr Strom in den Induktor
• Es ist unwahrscheinlich, dass der Ferrit nicht N87 ist

Persönlich würde ich mir die Remanenzflussdichte ansehen, um zu sehen, wie hoch diese sein könnte. Nur einen Blick darauf werfen und die Koerzitivfeldstärke in der Spezifikation für N87 beträgt 21 A / m. Da Sie den Remanenzfluss nicht loswerden, gibt es eine äquivalente Magnetfeldstärke von 21 A / m, die zu den 72,5 A / m, die Sie anwenden, addiert, was bedeutet, dass Sie tatsächlich 93,5 A / m anwenden, und dies führt zu einer Flussdichte von eher wie 260mT.

$A_L$

Auf einer anderen Seite ist 6,8 mH ein gewaltiger Wert für die Induktivität, die in einem Umschalter für Ihre Anwendung verwendet werden kann. Um die gleiche Energie von einem Induktor mit 3400 uH zu erhalten, muss der Strom nur auf ansteigen$0.077\times\sqrt{2}$

Ursprüngliche Antwort

Das Folgende stammt aus einem Kommentar des OP und meine Erklärung weiter unten ist zu erklären, wie seine Methode fehlerhaft ist:

Zuerst habe ich einen 1,5 kOhm Widerstand in Reihe mit der 6,8 mH Induktivität verwendet und die halbe Amplitude bei ~ 61 kHz 1 Vpp Sinuswelle verifiziert

$X_L$$\frac{1500}{2\Pi F}$

In der Realität liegt der Reaktor bei 1 Vp-p bei einer Reaktanz von mehr als 1060 Ohm und bei 61 kHz bei L = 2,8 mH.

$T_{ON}$