在许多文章里面,经常反反复复的强调:不管是ACDC变换器,还是DCDC变换器,都要校核变压器或电感的饱和电流,其饱和电流必须大于系统设定的OCP电流,并保证足够的余量。

 

电感的厂家数据表通常会给出其产品的饱和电流,而ACDC的变压器,例如反激变换器变压器,基本上都是工程师自己设计的,设计过程中,基于圆整的初级匝数或电感,然后调整电感磁芯的气隙大小,很少校核变压器实际的饱和电流值。

 

那么,工程师在实验室,如何自己测量电感或变压器的饱和电流?

 

过去的数十年中,作者和很多的工程师交流过,把这个小技巧分享过给大家。现在,在这里详细的说明。

 

1、电感或变压器的饱和电流测量步骤

电感或变压器的饱和电流测量步骤如下:

 

图1:电感的饱和电流测量

 

1、用导线L1把直流电源的正端和电感的管脚A连接起来,导线L1的端点和电感的管脚A可以焊起来。

 

2、直流电源输出电压设定在10V,设定好直流电源的限流电流,可以先设定一个较小的值,如1A。

 

3、将电流探头连接在示波器的接口上,电流探头的卡口端卡在导线L1上,注意电流探头的方向,和测量的电流方向一致。

 

4、将导线L2的一端和和直流电源的负端连接好。

 

5、示波器调在电流探头连接的通道触发,触发值调在较低的值,如0.2A;同时,示波器调在单次触发。

 

6、按直流电源输出键,输出直流电压;用手拿着导线L2的另一端,让导线头去触碰电感的管脚B端,然后迅速拿开导线L2,让导线头和电感的管脚B端脱离接触。

 

7、适当缩小时基,观察示波器的波形,如果电感电流的波形后面变平,则增加直流电源的限流点,重复步骤5、步骤6,直到出现如图2的电感电流波形。

 

8、测量电感电流波形的拐点位置,即约为电感的饱和电流。图2中,拐点位置约为13A,电感的饱和电流约为13A。

 

时基(X轴)和电流刻度(Y轴)开始的时候可以先设定大一些的值,然后,依据测量波形的情况,逐渐的缩小到合适的范围,保证能看到完整的电流波形即可。

 

图2:电感的电流波形,L=10uH,Vin=10V

 

变压器初级的饱和电流的测量过程同上,只是测量的时候,所加的电压可以用高一些,如使用20V,或更高的电压。

 

2、测量原理

当电感二端加上电压,电感激磁,电感电流随着时间线性增加:

L*dt/dt = V

 

电感饱和时,L突然急剧变小,激磁电压不变,那么,电感电流变化率di/dt会急剧变大:

dt/dt = V/L

 

电感电流变化率di/dt急剧变大的拐点位置,即为电感的饱和电流。