在第一次电感知识大考中，大家就在DC/DC电源下方铺铜是否有益这一话题展开了激烈的讨论。
没有尽兴的朋友们不要失望，电感知识大考第二轮这就来了！这一期的考题是： 如何避免电源设计中的电感饱和？
大家都知道，电感是DC / DC电源中的重要组成部分。选择电感需要考虑很多因素，例如电感值、DCR、尺寸和饱和电流。电感的饱和特性常会被人们误解而带来麻烦。这一次我们要探讨的是检测电感饱和的方法。
判断电感饱和的技巧：
在实际应用中判断电感饱和的方法分为两大类：理论计算和实验测试。图1总结了这些方法。
图1：判断电感饱和的方法
理论计算需要计算最大磁通密度或最大电感电流，而实验测试则主要集中在观察电感电流波形和其他的初步判断方法上。具体请看下面的详细描述。
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方法1：计算磁通密度
这种方法适用于采用磁芯来设计电感的场景。磁芯参数包括磁路长度（lE）和有效面积（AE）。磁芯类型还决定了相应的磁材等级。磁性材料也必须对磁芯损耗和饱和磁通密度进行相应的规定（参见图2）。
图2：电感参数和特性
有了这些资料，我们就可以根据实际设计方案计算出最大磁通密度。图3显示了最大磁通密度的计算公式。
图3: 磁通密度计算公式
实际中的计算可以简化，用µI代替µR。当与磁性材料的饱和磁通密度进行比较时，就可以判断设计的电感是否存在饱和风险。
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方法2：计算最大电感电流
当采用现有电感来设计电路时，可以采用这种方法。不同电路拓扑下，电感电流的计算公式也不同。
以开关模式变换器MP2145为例，可以根据以下公式计算电感电流，并将计算结果与电感规格进行比较，以判断电感是否会达到饱和（见图4）。
图4：以 MP2145为例计算最大电感电流
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方法3：通过电感电流波形判断电感是否饱和
此方法是工程师可用的最常见且最实用的方法。
我们采用MPSmart仿真工具，以MP2145为例来说明。从仿真波形中可以看到，当电感不饱和时，电感电流是具有一定斜率的三角波。当电感饱和时，电感电流波形会产生明显失真，这种失真是由饱和后电感降低引起的（请参见图5）。
图5：MP2145的仿真电感电流波形
我们可以观察电感电流波形中的失真来确定电感何时达到饱和。
图6显示了MP2145评估板上测得的波形。可以看出，当电感饱和后有明显失真，这与仿真结果相符。
图6：MP2145评估板的实际电感电流波形
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方法4：测量电感的异常温升并通过可闻噪声来判断
如果不知道系统的核心模型，则可能很难确定电感的饱和电流。有时候，测量电感电流也不是很方便，因为可能需要将电感从PCB上部分抬起以测量其电流。所以，我们可以采用另一个技巧，即使用热像仪测量电感温度。如果温度明显超出设计预期，则可能表明电感已饱和（见图7）。另外，将耳朵靠近电感，如果它发出声音，则也可能表明它已经饱和。
图7：使用热像仪测量电感温度
在设计带电感的电源时，避免电感饱和非常重要。我们介绍了导致磁饱和的一些物理特性，给出了为电路选择合适电感值的公式和电感饱和时的电流波形图，同时还提供了观察应用中电感是否饱和的其他一些技巧。如果工程师们正在为设计项目选择电感，可以参见我们最新的电感产品目录。
针对如何避免电源设计中的电感饱和这一问题，工程师们还有什么疑问和看法呢？大家觉得这4种方法各自有何优缺点？欢迎尽情在评论区中回复！我们仍然会选取7位精彩回帖用户，送上MPS特别定制的礼品哦~
1 个赞
请教一个问题， 在boost升压电路中电感选择时，有个困惑，一般都是根据输出电压电流选择电感，但是通过反馈电阻可以调节输出电压，如果在调节输出电压了，电感每次都需要改变感量，电感值这么确定？
zhaoz
5
四种方法实际上前面三种判断方法是实际工程中常用用的。都是先通过理论计算，得出电感参数，然后实际应用中测试电感电流波形反向判断计算参数是否合适。波形测试没有电流探头可以自制一个电流互感器串入回路用电压探头进行波形测试。第四种方法温升测试个人认为只能作为一个参考，不能作为饱和与否的评判依据，因为影响温升的因素太多，线径带来的铜损，磁芯材质优劣带来的铁损等。
L过大，主要看是因为匝数N还是有效截面积Ae还是有效磁导率取得大。如果是因为前两个 那么纹波会减小，也不容易饱和 因为磁感应强度B值不会过大，但是如果是因为有效磁导率取得过大，那么纹波减小，但是容易饱和。 所以在设计时 ，可以适当增大N和Ae 但是有效磁导率要小一点，这样L大一点也不会导致电感饱和，电感饱和会导致L值急剧减小，流过电感的电流急剧增加。
都说饱和电流裕量越大越好，有没有临界值。不够的话会引起哪些问题？另外电感值和参考设计的有差异，实际输出电流电压也没太大影响，主要影响了什么呢？
1.一般电感饱和电流取值没有上限，但是同感值下饱和电流越大电感体积会越大，因此实际选取时不会选的太大。
2.如果电感饱和电流不够，芯片工作时电感电流超过了其饱和电流，会因此感量的急剧下降，极端情况下电感会变成类似一根导线，失去了原本的功能。
3.电感的纹波电流会受影响，还有响应速度等也会有影响。
共模电感如果饱和会有什么影响？是不是只是对EMI不起作用呢？如果电流密度足够，应该不会发热太利害吧。
计算总是理论值，纹波还和布局也有些关系，成年人不做选择题，一般多选几个测试一下，对比还能发现设计的不足，大电流的场合你选不到什么好电感的，还是靠实践更重要一些
这种属于变输出电压的设计情况了吧，那得按照最大输出电压的情况进行计算，设计最大电感
设计前肯定要算好最恶劣工况的电感值，取一点裕量，有条件可以选定磁性用专门软件仿真一下，可以避免设计时的错误，最后做实验看波形微调参数呗。
有电流钳的话观察波形是最简单也最可靠的方式了。。。。
电感的饱和在选择电感是，就应该考虑到，通过前2种方法的理论计算，能够选出需要的电感参数，例如：电感的感值、额定电流、温升电流、电感内阻、封装尺寸等。再通过降额计算，得出需要选择的实际电感参数，此时选择的电感就满足使用要去。为了进一步确保理论和实际是否匹配，在通过方法3、4结合实际电路测试，进一步确认可行性。
好像在CSDN上看到过这个图片，就说怎么这么熟悉，又学习了一次
在设计电源的电感选型步骤中，感觉选择大厂生产的电感的优势在于其提供了详细的性能参数，例如这次所讲到的饱和电流，其次的优势是大厂生产的电感的寄生参数较小，便于统筹；而小厂生产的电感价格便宜，但是无详细的数据手册，这就需要有经验的工程师借助电流探头或者热成像仪进行测试工作以判断电感电流饱和情况，说到底还是需求决定选型吧。
基本原理如下：
1.当电流通过线圈时，线圈会产生磁场；
2.磁芯被磁场磁化，其内部磁畴会缓慢旋转。
3.当磁芯被完全磁化后，磁畴的方向与磁场一致。这时，即使添加外部磁场，磁芯内也没有旋转的磁畴。此时，电感达到饱和。
需要改变电路设计，计算数据
都是通过理论计算得出电感在工频下的参数和容抗等数值，然后通过电桥反复测试电感值，并且磁芯的温升，内部的结构都有着很大影响，
电感啸叫是一种判断方法，刚刚好啸叫发出的声波波长在人耳所接收的范围内，才能听到。
所以我们有时候在用大功率充电器给手机充电有些人会感受到高频的密集尖锐噪音，有些人完全感受不到。一般都是内部220V转5或者9V时电感所带来的啸叫，此时明显感觉到充电器温温的。
四种方法都挺好，首先还是得根据实际应用和理论计算选择合适的电感，当调试过程中听到啸叫声或者电源输出不稳定时，就得想到可能是电感饱和引起了这个问题，手可以轻触电感表面，看有没有明显发烫。
