Corrente de saturação do meu indutor não concordando com as fórmulas

Feri meu primeiro indutor e verifiquei a indutância com 2 métodos.

No entanto, quando testo sua corrente de saturação, é muito menor do que a fórmula me deu:

$B_{peak} = \dfrac{V\cdot T_{on}}{A_e\cdot N}$ (unidades: volts, microssegundos, mm², voltas)

Defino $B_{peak}$ em 0,2 Tesla e estou usando material N87 em meu núcleo.

Admito que meus enrolamentos foram desleixados, mas, além disso, não tenho certeza do que poderia causar uma corrente de saturação tão baixa. Isso tem causado o meu conversor de impulso explodir toda vez.

Aqui está o meu circuito de teste para medir a corrente de saturação, onde eu aumento a largura do pulso até que ela se sature e também uso na medição de indutância do método 2.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

1. O N87 é um material de ferrite reto, não um espaço de ar distribuído como os tipos de material de ferro em pó. Só porque está na forma toroidal, não significa que é um material com folga distribuída - o N87 em um toróide saturará da mesma forma que o N87 em um E-core. Não há nada de errado em usar a ferrite direta para um indutor de impulso, desde que você a abra (mais sobre isso mais tarde). O fato de estar em forma toroidal significa que você não pode abrir a boca. Você pode querer mudar para Kool-Mu se quiser usar um fator de forma toroidal.

2. $A_L$$A_L$ pode variar de acordo com +/- 25% em alguns núcleos.

3. Os indutores de impulso transportam a corrente de magnetização e a energia para a carga (que será armazenada magneticamente e entregue durante o tempo de folga.) Quando o conversor começa a operar no modo de condução contínua (quando a corrente do indutor nunca chega a zero), é ainda pior. desde que você começa a operar em uma curva de BH que não é zerada. (Bmax ainda é Bmax, mas agora você tem um deslocamento CC no qual Bpeak está montando.) Essas são as razões pelas quais o indutor precisa de ar comprimido - o núcleo não poderá lidar com nenhuma corrente CC significativa sem saturação.

4. Não sei se entendi o seu circuito de teste. Ambas as extremidades do indutor são essencialmente fixadas em 5V, o que significa que os dois capacitores (C1 e C2) não contribuem em nada para a simulação. Se o seu conversor de impulso real for organizado dessa maneira, ele não será um conversor de impulso e nunca funcionará. L1 precisa liberar sua energia armazenada através de D1 para a carga, o que nunca pode acontecer quando D1 e a carga estão conectadas, como mostrado. A única conexão entre entrada e saída deve ser através de L1 e D1. Eu também colocaria R1 na fonte de Q1 e faria uma única medição referenciada ao solo em vez de uma construção matemática. (L1 só satura quando Q1 está ativado, portanto, medi-lo quando Q1 está desativado é irrelevante.)

Resposta alterada para se adequar à pergunta alterada

Esta resposta foi editada porque o foco da pergunta mudou. Minha resposta original ainda está abaixo porque era relevante para a pergunta original.

Em qualquer indutor, B (densidade do fluxo magnético) e H (força do campo magnético) formam a curva BH e, a partir dessa curva, você pode ver que B não aumenta linearmente com H - isso é chamado de saturação: -

H é a força motriz de ampères por trás da criação de fluxo e é dimensionado em unidades de ampères por metro. Sua fórmula é:

$\frac{I N}{l_e}$$l_e$$l_e$$\pi$

B, a densidade do fluxo está relacionada a H na seguinte fórmula:

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

$\mu_o$$\mu_r$$4\pi\times10^{-7}$

Portanto, se você sabe em que nível está o seu pico atual (ou se espera) e sabe quantas voltas tem (e que material e tamanho de núcleo está usando), pode calcular B, densidade de fluxo.

$l_e$

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

Se conectarmos isso à fórmula B / H e usarmos uma permeabilidade relativa (2200) das folhas de dados do N87, obteremos:

$B = 4\pi\times10^{-7}\times 72.5\times 2200$

Isso só pode significar que o núcleo está saturando porque:

• Nem toda a energia magnética foi removida no momento em que o indutor é pulsado novamente
• Fluxo de remanência + novo fluxo (pulso) está causando saturação (consulte o diagrama de curvas de BH)
• Por qualquer motivo, há mais corrente no indutor
• Por mais improvável que pareça, a ferrita não é N87

Pessoalmente, observaria a densidade do fluxo de Remanência para ver quão alto isso poderia ser. Basta dar uma olhada e a força do campo coercitivo nas especificações do N87 é de 21 A / m. Como você não está se livrando do fluxo de remanência, existe uma força de campo magnético equivalente a 21 A / m, que se soma aos 72,5 A / m que você está aplicando, o que significa que você está realmente aplicando 93,5A / m e isso resulta em uma densidade de fluxo de mais como 260mT.

$A_L$

$0.077\times\sqrt{2}$

Resposta original

Abaixo foi retirado de um comentário do OP e minha explicação mais adiante é explicar como o método dele está com defeito:

Primeiro, usei um resistor de 1.5kohm em série com o indutor de 6.8mH e verifiquei meia amplitude a ~ 61 kHz 1vpp onda senoidal

$X_L$$\frac{1500}{2\Pi F}$

Na realidade, se houver 1Vp-p no indutor, será quando houver uma reatância de mais de 1060 ohms e a 61kHz, quando L = 2,8mH.

$T_{ON}$