ปัจจุบันความอิ่มตัวของตัวเหนี่ยวนำของฉันไม่เห็นด้วยกับสูตร

ฉันมีแผลเหนี่ยวนำครั้งแรกของฉันและฉันได้ตรวจสอบการเหนี่ยวนำด้วย 2 วิธี

อย่างไรก็ตามเมื่อฉันทดสอบกระแสอิ่มตัวของมันต่ำกว่าสูตรให้ฉัน:

$B_{peak} = \dfrac{V\cdot T_{on}}{A_e\cdot N}$ (หน่วย: โวลต์, ไมโครวินาที, mm ² , ผลัดกัน)

ฉันตั้ง 0.2 Tesla และฉันใช้วัสดุ N87 ในแกนกลางของฉัน$B_{peak}$

ฉันยอมรับว่าขดลวดของฉันเลอะเทอะ แต่นอกเหนือจากนั้นฉันไม่แน่ใจว่าจะทำให้เกิดความอิ่มตัวต่ำ นี่เป็นสาเหตุที่ทำให้บูสเตอร์แปลงของฉันระเบิดทุกครั้ง

นี่คือวงจรทดสอบของฉันสำหรับการวัดทั้งความอิ่มตัวของกระแสซึ่งฉันเพิ่มความกว้างของพัลส์จนถึงอิ่มตัวและยังใช้สำหรับการวัดการเหนี่ยวนำด้วยวิธีที่ 2

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

1. N87 เป็นวัสดุเฟอร์ไรต์แบบตรงไม่ได้กระจายช่องว่างอากาศเช่นวัสดุประเภทผงเหล็ก เพียงเพราะมันอยู่ในรูปแบบวงแหวนไม่ได้หมายความว่ามันเป็นวัสดุที่มีช่องว่างกระจาย - N87 ในรูปทรงวงแหวนจะอิ่มตัวเช่นเดียวกับ N87 ใน E-core ไม่มีอะไรผิดปกติกับการใช้เฟอร์ไรต์แบบตรงเพื่อเพิ่มตัวเหนี่ยวนำตราบใดที่คุณทำให้เกิดช่องว่าง (เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในภายหลัง) ความจริงที่ว่ามันอยู่ในรูปแบบวงแหวนหมายความว่าคุณไม่สามารถทำให้เกิดช่องว่างได้ คุณอาจต้องการเปลี่ยนไปใช้ Kool-Mu ถ้าคุณต้องการที่จะยึดติดกับฟอร์มแฟคเตอร์แบบวงแหวน

2. การได้รับแกนเหนี่ยวนำจากปัจจัยนั้นดีพอสมควรตราบใดที่คุณมีการหมุนรอบแกนที่เพียงพอและสามารถทำให้ขดลวดสม่ำเสมอและมีชั้นน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ โปรดทราบว่าสามารถเปลี่ยนแปลงได้ถึง +/- 25% สำหรับบางคอร์A $A_L$$A_L$

3. Boost inductors มีทั้ง magnetizing current และพลังงานสำหรับ load (ซึ่งจะถูกเก็บไว้ในสนามแม่เหล็กและส่งมอบในช่วงนอกเวลา) เมื่อตัวแปลงเริ่มทำงานในโหมดการนำไฟฟ้าต่อเนื่อง (เมื่อ inductor ไม่เคยไปที่ศูนย์) มันยิ่งแย่ลง เนื่องจากคุณเริ่มปฏิบัติการบนเส้นโค้ง BH ที่ไม่ได้รีเซ็ตเป็นศูนย์ (Bmax ยังคงเป็น Bmax แต่ตอนนี้คุณมี DC offset ที่ Bpeak กำลังขี่อยู่) นี่คือเหตุผลที่ตัวเหนี่ยวนำต้องการช่องว่างอากาศ - แกนกลางจะไม่สามารถจัดการกระแส DC ที่สำคัญใด ๆ โดยไม่อิ่มตัว

4. ฉันไม่แน่ใจว่าฉันเข้าใจวงจรทดสอบของคุณ ปลายทั้งสองของตัวเหนี่ยวนำถูกจับยึดเป็น 5V ซึ่งหมายความว่าตัวเก็บประจุสองตัว (C1 และ C2) ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการจำลอง หากตัวแปลงบูสเตอร์ตัวจริงของคุณถูกจัดเรียงในลักษณะนี้มันไม่ใช่ตัวแปลงบูสต์และจะไม่ทำงาน L1 ต้องการปลดปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ผ่าน D1 ไปยังโหลดซึ่งจะไม่เกิดขึ้นเมื่อ D1 และโหลดเชื่อมต่อตามที่แสดง การเชื่อมต่อระหว่างอินพุตและเอาต์พุตเท่านั้นต้องผ่าน L1 และ D1 ฉันจะใส่ R1 ในต้นไตรมาสที่ 1 และทำการวัดภาคพื้นดินอ้างอิงเดียวแทนที่จะสร้างทางคณิตศาสตร์ (L1 จะอิ่มตัวเมื่อเปิด Q1 ดังนั้นการวัดเมื่อปิด Q1 ไม่เกี่ยวข้อง)

คำตอบเปลี่ยนเพื่อให้เหมาะกับคำถามที่มีการเปลี่ยนแปลง

คำตอบนี้ได้รับการแก้ไขเพราะจุดเน้นของคำถามมีการเปลี่ยนแปลง คำตอบเดิมของฉันยังอยู่ด้านล่างเพราะเกี่ยวข้องกับคำถามเดิม

ในตัวเหนี่ยวนำใด ๆ B (ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก) และ H (ความแรงของสนามแม่เหล็ก) ก่อให้เกิดเส้นโค้ง BH และจากเส้นโค้งนั้นคุณจะเห็นว่า B ไม่เพิ่มขึ้นเชิงเส้นด้วย H - นี่เรียกว่าความอิ่มตัว: -

H คือแรงขับของแอมป์ที่เลี้ยวด้านหลังเพื่อสร้างฟลักซ์และถูกกำหนดเป็นหน่วยของแอมแปร์ต่อเมตร มันเป็นสูตรคือ:

H =ที่ฉันเป็นปัจจุบัน N คือจำนวนรอบและคือความยาวเส้นทางแม่เหล็กและสำหรับ toroidเป็นเส้นผ่าศูนย์กลางเฉลี่ยของแกน x \คุณไม่จำเป็นต้องคำนวณมัน - toroids ทั้งหมดจะมีสิ่งนี้ระบุไว้ในแผ่นข้อมูล lele$\frac{I N}{l_e}$$l_e$$l_e$$\pi$

B ความหนาแน่นของฟลักซ์เกี่ยวข้องกับ H ในสูตรต่อไปนี้:

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

โดยที่และเป็นค่าคงที่แม่เหล็ก ( ) และการซึมผ่านสัมพัทธ์ของวัสดุหลักของคุณตามลำดับμ r 4 π × 10 - $\mu_o$$\mu_r$$4\pi\times10^{-7}$

ดังนั้นถ้าคุณรู้ว่ายอดเขาปัจจุบันของคุณอยู่ที่เท่าใด (หรือคาดว่าจะสูง) และคุณรู้ว่ามีกี่รอบที่คุณมี (และวัสดุและขนาดแกนที่คุณใช้) คุณสามารถคำนวณ B, ความหนาแน่นฟลักซ์

จากสเปคของ toroidคือ 54.15 มม. และ OP แนะนำว่า 77mA เป็นกระแสสูงสุดและ toroid นั้นบาดเจ็บ 51 รอบ จากนี้เราสามารถคำนวณ H: -$l_e$

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

ถ้าเราเสียบมันเข้ากับสูตร B / H และใช้การซึมผ่านสัมพัทธ์ (2200) จากแผ่นข้อมูลของ N87 เราจะได้รับ: -

$B = 4\pi\times10^{-7}\times 72.5\times 2200$ = 200.4 mT และนี่คือสิ่งที่ OP ระบุในคำถามของเขา

นี่หมายความว่าแกนกลางอิ่มตัวเพราะ:

• พลังงานแม่เหล็กไม่ได้ถูกลบออกไปตามเวลาที่ตัวเหนี่ยวนำถูกพัลส์อีกครั้ง
• Remanence flux + ฟลักซ์ใหม่ (พัลส์) ทำให้เกิดความอิ่มตัว (ดูไดอะแกรมเส้นโค้ง BH)
• ไม่ว่าด้วยเหตุผลใดก็ตามจะมีกระแสไฟฟ้าไหลเข้ามาในตัวเหนี่ยวนำมากขึ้น
• ไม่น่าจะเป็นไปได้ว่าเฟอร์ไรต์ไม่ใช่ N87

โดยส่วนตัวแล้วฉันจะดูความหนาแน่นของฟลักซ์ Remanence เพื่อดูว่ามันจะสูงแค่ไหน เพิ่งดูและความแรงของสนาม coercive ใน spec สำหรับ N87 คือ 21 A / m เนื่องจากคุณไม่ได้กำจัดของ Remanence ฟลักซ์มีความแรงของสนามแม่เหล็กเท่ากับ 21 A / m ซึ่งเพิ่ม 72.5 A / m คุณใช้ความหมายที่คุณใช้จริง 93.5A / m และผลลัพธ์นี้ในความหนาแน่นของฟลักซ์ของ มากขึ้นเช่น 260mT

เพิ่มไปที่นี้หากคุณไม่ลดกระแสเหนี่ยวนำเป็นศูนย์คุณจะรวมปัญหา เนื่องจากค่าตัวเหนี่ยวนำอาจต่ำกว่าที่คุณคิดเล็กน้อย (อาจต่ำ 25%) นี่อาจเป็นเหตุผลเพียงพอที่จะอธิบายปัญหาของคุณ$A_L$

บนแทคอื่น 6.8mH เป็นค่าตัวเหนี่ยวนำที่ยิ่งใหญ่ที่จะใช้ในตัวสลับสำหรับสิ่งที่ฉันเห็นว่าเป็นแอปพลิเคชันของคุณ เพื่อให้ได้พลังงานเดียวกันจากตัวเหนี่ยวนำของ 3400uH ต้องการเพียงกระแสที่เพิ่มขึ้นเป็น = 109mA อะไรทำให้คุณใช้ตัวเหนี่ยวนำที่เล็กกว่านี้?$0.077\times\sqrt{2}$

คำตอบเดิม

ด้านล่างถูกนำมาจากความคิดเห็นโดย OP และคำอธิบายของฉันต่อไปคือการอธิบายว่าวิธีการของเขาเป็นความผิดพลาด: -

ครั้งแรกที่ฉันใช้ตัวต้านทาน 1.5kohm ในซีรีส์กับตัวเหนี่ยวนำ 6.8mH และตรวจสอบครึ่งแอมพลิจูดที่ ~ 61 kHz 1vpp คลื่นไซน์

ประการแรกหากคุณคำนวณโดยอิงจาก 1500 โอห์มที่ 61kHz คุณจะได้ค่า = 3.9mH ตอนนี้ดูแผนภาพเฟสเซอร์ด้านล่าง:$X_L$$\frac{1500}{2\Pi F}$

ในความเป็นจริงหากมี 1Vp-p ข้ามตัวเหนี่ยวนำนี่จะเป็นเมื่อมันมีปฏิกิริยารีแอคทีฟมากกว่า 1,060 โอห์มและที่ 61kHz นี่คือเมื่อ L = 2.8mH

หากคุณมีตัวเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นจริงเกือบ 2.5 เท่ามีแนวโน้มว่ากระแสผ่านนั้นสูงกว่า 2.5x และแน่นอนว่าสิ่งนี้จะผลักตัวเหนี่ยวนำ "ใกล้ถึงความอิ่มตัว" เข้าสู่ความอิ่มตัวเต็มที่$T_{ON}$