Перейти к содержанию

Как проверить, не насыщается ли дроссель в DC-DC преобразователе?

Обновлено Редакция GAW

Содержание

У дросселя в импульсном преобразователе два предела: тепловой — номинальный ток обмотки и магнитный — ток насыщения. Нагрев видно сразу, насыщение — нет: преобразователь работает, но пиковый ток и помехи больше, чем должны быть.

Расчёт до сборки

Пиковый ток дросселя понижающего преобразователя — ток нагрузки плюс половина пульсаций (TI SLVA477C: пульсации — ур. 2, пиковый ток — ур. 4):

ΔIL=(Uвх−Uвых)⋅DfS⋅L,Iпик=Iвых+ΔIL2\Delta I_L = \frac{(U_\text{вх} - U_\text{вых}) \cdot D}{f_S \cdot L}, \qquad I_\text{пик} = I_\text{вых} + \frac{\Delta I_L}{2}

Наш расчёт для 12 → 5 В, 2 А, 500 кГц, 10 мкГн и КПД 90 % (D = 5 / (12 · 0,9) ≈ 0,46): ΔI ≈ 0,65 А, Iпик ≈ 2,32 А. Дроссель нужен с током насыщения не меньше 2,32 А, а с запасом — не меньше порога ограничения тока ключа. Пульсации для своей схемы считает калькулятор DC-DC, расчёт по шагам — в статье «Понижающий преобразователь».

Проверка на плате

Ток дросселя смотрят токовым пробником или на маленьком шунте последовательно с дросселем, осциллографом по двум каналам.

Форма токаЧто означает
Треугольник с прямыми сторонаминасыщения нет
Нарастание загибается вверх у вершиныиндуктивность падает — насыщение
Пульсации больше расчётных при прямых сторонахиндуктивность при этом токе меньше номинала: мягкое насыщение или не тот дроссель

По наклону можно найти индуктивность под током. Наш расчёт: при Uвх − Uвых = 7 В ток вырос на 0,35 А за 0,5 мкс — значит, L = 7 · 0,5 мкс / 0,35 А = 10 мкГн. Если у вершины тот же прирост тока занимает меньше времени, L там меньше.

Почему это зависит от сердечника

Ферриты насыщаются резко и при нагреве — раньше: у силовых ферритов индукция насыщения при 100 °C примерно на 20 % ниже, чем при 25 °C. Порошковые кольца насыщаются мягко, и индуктивность плавно падает с ростом тока. Материалы и их пределы сравнивает статья «Магнитные сердечники». Поэтому проверку под током повторяют и на горячей плате.

Похожие вопросы

Можно ли проверить насыщение мультиметром с режимом L?

Нет: мультиметр и большинство LC-метров меряют индуктивность при малом токе, без подмагничивания, а насыщение наступает при рабочем постоянном токе. Нужна проверка под током — в самой схеме или импульсом от конденсатора через ключ, с наблюдением тока (наш вывод).

Чем опасно насыщение, если преобразователь работает?

Пиковый ток ключа и диода растёт быстрее расчётного, микросхема чаще упирается в ограничение тока, растут нагрев, пульсации и помехи. При перегрузке или коротком замыкании ток дойдёт до порога ограничения ключа, поэтому дроссель с запасом выбирают с током насыщения не меньше этого порога.

Почему дроссель на порошковом кольце насыщается «незаметно»?

У порошковых сердечников насыщение мягкое: индуктивность падает плавно задолго до полного насыщения, по TI — может уменьшиться вдвое уже на полпути. На осциллограмме загиб тока слабый, но пульсации больше расчётных. Поэтому индуктивность при рабочем токе считают по кривой производителя (SLUP124).

Источники

  1. Texas Instruments. SLVA477C: Basic Calculation of a Buck Converter's Power Stage (revised September 2026) — ур. 1 — коэффициент заполнения с учётом КПД; ур. 2 — пульсации тока дросселя ΔIL = (VIN(max) − VOUT) · D / (fS · L); ур. 4 — пиковый ток ключа и дросселя ISW(max) = ΔIL/2 + IOUT(max); пульсации обычно 20–40 % тока
  2. Dixon L. H. Magnetics Design Handbook, Section 2: Magnetic Core Characteristics (Texas Instruments SLUP124) — резкое и мягкое насыщение; у порошковых сердечников индуктивность может упасть вдвое уже при 0,4 Тл, на полпути к насыщению; насыщение — частое ограничение фильтровых дросселей
  3. TDK Electronics. Ferrites and accessories — SIFERRIT material N87 (June 2025) — индукция насыщения 490 мТ при 25 °C и 390 мТ при 100 °C

Нашли ошибку?

Смотрите также