La corriente de saturación de mi inductor no está de acuerdo con las fórmulas

He herido mi primer inductor y he verificado la inductancia con 2 métodos.

Sin embargo, cuando pruebo su corriente de saturación, es mucho más baja que la fórmula que me dio:

$B_{peak} = \dfrac{V\cdot T_{on}}{A_e\cdot N}$ (unidades: voltios, microsegundos, mm ² , vueltas)

Configuré en 0.2 Tesla y estoy usando material N87 en mi núcleo.$B_{peak}$

Admito que mis devanados fueron descuidados, pero aparte de eso, no estoy seguro de qué podría causar una corriente de saturación tan baja. Esto ha estado causando que mi convertidor de impulso explote cada vez.

Aquí está mi circuito de prueba para medir tanto la corriente de saturación, donde aumento el ancho del pulso hasta que se satura y también lo uso para la medición de inductancia del método 2.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

1. N87 es un material de ferrita directo, sin espacio de aire distribuido como los tipos de material de hierro en polvo. El hecho de que esté en forma toroidal no significa que sea un material de espacio distribuido: N87 en un toroide se saturará de la misma manera que N87 en un núcleo E. No hay nada de malo en usar ferrita directa para un inductor de refuerzo, siempre que lo separe (más sobre esto más adelante). El hecho de que esté en forma toroidal significa que no puedes separarlo. Es posible que desee cambiar a Kool-Mu si desea seguir con un factor de forma toroidal.

2. Obtener la inductancia del núcleo del factor es razonablemente bueno, siempre y cuando tenga suficientes vueltas en el núcleo y pueda mantener el devanado razonablemente uniforme y en la menor cantidad de capas posible. Tenga en cuenta que puede variar en +/- 25% en algunos núcleos.$A_L$$A_L$

3. Los inductores de refuerzo llevan tanto la corriente de magnetización como la energía para la carga (que se almacenará magnéticamente y se entregará durante el tiempo de inactividad). Una vez que el convertidor comienza a funcionar en modo de conducción continua (cuando la corriente del inductor nunca llega a cero), es aún peor desde que comienza a operar en una curva BH que no se restablece a cero. (Bmax sigue siendo Bmax, pero ahora tiene un desplazamiento de CC en el que Bpeak está montado). Estas son las razones por las que el inductor necesita un espacio de aire: de lo contrario, el núcleo no podrá manejar ninguna corriente de CC significativa sin saturación.

4. No estoy seguro de entender tu circuito de prueba. Ambos extremos del inductor están esencialmente sujetos a 5V, lo que significa que los dos condensadores (C1 y C2) no contribuyen en nada a la simulación. Si su convertidor real de impulso está organizado de esta manera, no es un convertidor de impulso y nunca funcionará. L1 necesita liberar su energía almacenada a través de D1 a la carga, lo que nunca puede suceder cuando D1 y la carga se conectan como se muestra. La única conexión entre entrada y salida debe ser a través de L1 y D1. También pondría R1 en la fuente de Q1 y haría una sola medición con referencia a tierra en lugar de una construcción matemática. (L1 solo se saturará cuando Q1 está activado, por lo que medirlo cuando Q1 está desactivado es irrelevante).

Respuesta modificada para adaptarse a la pregunta modificada

Esta respuesta ha sido editada porque el enfoque de la pregunta ha cambiado. Mi respuesta original todavía está abajo porque era relevante para la pregunta original.

En cualquier inductor, B (densidad de flujo magnético) y H (intensidad de campo magnético) forman la curva BH y desde esa curva puede ver que B no aumenta linealmente con H, esto se llama saturación:

H es la fuerza impulsora de las vueltas de amperios detrás de la creación de flujo y está dimensionado en unidades de amperios por metro. Su fórmula es:

H = donde I es actual, N es el número de vueltas y es la longitud del camino magnético y para un toroide es el diámetro promedio del núcleo x . No necesita calcularlo: todos los toroides tendrán esto especificado en la hoja de datos.$\frac{I N}{l_e}$$l_e$$l_e$$\pi$

B, la densidad de flujo está relacionada con H en la siguiente fórmula:

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

donde y son la constante magnética ( ) y la permeabilidad relativa de su material central, respectivamente.$\mu_o$$\mu_r$$4\pi\times10^{-7}$

Entonces, si sabe cuál es su pico actual (o se espera que lo haga) y sabe cuántas vueltas tiene (y qué material y tamaño de núcleo está utilizando) puede calcular B, densidad de flujo.

Según la especificación para el toroide es 54,15 mm, y el OP sugiere que 77 mA es la corriente máxima y que el toroide se enrolla con 51 vueltas. De esto podemos calcular H: -$l_e$

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

Si conectamos esto a la fórmula B / H y usamos una permeabilidad relativa (2200) de las hojas de datos de N87 obtenemos: -

$B = 4\pi\times10^{-7}\times 72.5\times 2200$ = 200.4 mT y esto es lo que dice el OP en su pregunta.

Esto solo puede significar que el núcleo se está saturando porque:

• No se ha eliminado toda la energía magnética cuando se vuelve a pulsar el inductor.
• El flujo de remanencia + flujo nuevo (pulso) está causando saturación (ver diagrama de curva BH)
• Por alguna razón, hay más corriente en el inductor.
• Por improbable que parezca, la ferrita no es N87

Personalmente, miraría la densidad de flujo de Remanencia para ver qué tan alto podría ser. Acabo de echar un vistazo y la intensidad del campo coercitivo en la especificación para N87 es de 21 A / m. Debido a que no se está deshaciendo del flujo de Remanencia, hay una intensidad de campo magnético equivalente de 21 A / m que se suma a los 72.5 A / m que está aplicando, lo que significa que realmente está aplicando 93.5A / my esto resulta en una densidad de flujo de más como 260mT.

Sumado a esto, si no está reduciendo la corriente del inductor a cero, agravará el problema. Dado también que el valor del inductor puede ser un poco más bajo de lo que piensa ( puede ser un 25% más bajo), estas pueden ser razones suficientes para explicar su problema.$A_L$

En una táctica diferente, 6.8mH es un gran valor de inductancia para usar en un conmutador para lo que puedo percibir como su aplicación. Para obtener la misma energía de un inductor de 3400uH solo requiere que la corriente aumente a = 109mA. ¿Qué le impide usar un inductor mucho más pequeño?$0.077\times\sqrt{2}$

Respuesta original

A continuación se tomó de un comentario del OP y mi explicación más abajo es explicar cómo su método es defectuoso:

Primero usé una resistencia de 1.5kohm en serie con el inductor de 6.8mH y verifiqué la mitad de la amplitud a ~ 61 kHz de onda sinusoidal de 1vpp

En primer lugar, si calculó basándose en que equivale a 1500 ohmios a 61 kHz, obtendría una inductancia de = 3.9mH. Ahora mira el diagrama fasorial a continuación:$X_L$$\frac{1500}{2\Pi F}$

En realidad, si hay 1Vp-p a través del inductor, será cuando tenga una reactancia de más de 1060 ohmios y a 61kHz, esto es cuando L = 2.8mH.

Si su inductancia real está casi 2.5x fuera, es probable que la corriente a través de ella en sea ​​2.5x mayor y esto, por supuesto, empujará un inductor de "cierre a la saturación" completamente a la saturación.$T_{ON}$