вести

Резиме

Индуктори су веома важне компоненте у прекидачким претварачима, као што су складиште енергије и филтери за напајање. Постоји много типова индуктора, као што су за различите примене (од ниске фреквенције до високе фреквенције), или различити материјали језгра који утичу на карактеристике индуктора и тако даље. Индуктори који се користе у прекидачким претварачима су високофреквентне магнетне компоненте. Међутим, због различитих фактора као што су материјали, радни услови (као што су напон и струја) и температура околине, представљене карактеристике и теорије су прилично различите. Због тога се у дизајну кола, поред основног параметра вредности индуктивности, и даље мора узети у обзир однос између импедансе индуктора и отпора наизменичне струје и фреквенције, губитка у језгру и карактеристика струје засићења итд. Овај чланак ће представити неколико важних материјала за језгро индуктора и њихове карактеристике, а такође ће упутити инжењере енергетике да изаберу комерцијално доступне стандардне индукторе.

Предговор

Индуктор је електромагнетна индукциона компонента, која се формира намотавањем одређеног броја калемова (намотаја) на бобину или језгро са изолованом жицом. Овај калем се назива индуктивни калем или индуктор. Према принципу електромагнетне индукције, када се завојница и магнетно поље померају једно у односу на друго, или калем генерише наизменично магнетно поље кроз наизменичну струју, индуковани напон ће се генерисати да се одупре промени првобитног магнетног поља, а ова карактеристика обуздавања промене струје назива се индуктивност.

Формула вредности индуктивности је као формула (1), која је пропорционална магнетној пермеабилности, квадрату завоја намотаја Н, и еквивалентној површини попречног пресека магнетног кола Ае, и обрнуто је пропорционална еквивалентној дужини магнетног кола ле . Постоји много врста индуктивности, свака погодна за различите примене; индуктивност је повезана са обликом, величином, методом намотаја, бројем завоја и врстом средњег магнетног материјала.

(1)

У зависности од облика гвозденог језгра, индуктивност укључује тороидно, Е језгро и бубањ; у погледу материјала гвозденог језгра, углавном постоје керамичко језгро и два мека магнетна типа. Они су ферит и метални прах. У зависности од структуре или начина паковања, постоје жичане намотане, вишеслојне и обликоване, а жичана намотана има незаштићену и пола магнетног лепка Оклопљена (полузаштићена) и оклопљена (заштићена) итд.

Индуктор делује као кратки спој у једносмерној струји и представља високу импеданцију наизменичне струје. Основна употреба у колима укључује гушење, филтрирање, подешавање и складиштење енергије. У примени прекидачког претварача, индуктор је најважнија компонента за складиштење енергије и формира нископропусни филтер са излазним кондензатором за смањење таласа излазног напона, тако да такође игра важну улогу у функцији филтрирања.

Овај чланак ће представити различите материјале језгра индуктора и њихове карактеристике, као и неке од електричних карактеристика индуктора, као важну референцу за процену за одабир индуктора током пројектовања кола. У примеру примене, кроз практичне примере биће представљено како израчунати вредност индуктивности и како одабрати комерцијално доступан стандардни индуктор.

Врста материјала језгра

Индуктори који се користе у прекидачким претварачима су високофреквентне магнетне компоненте. Материјал језгра у центру највише утиче на карактеристике индуктора, као што су импеданса и фреквенција, вредност индуктивности и фреквенција, или карактеристике засићења језгра. Следеће ће увести поређење неколико уобичајених материјала гвозденог језгра и њихових карактеристика засићења као важне референце за избор индуктора снаге:

1. Керамичко језгро

Керамичко језгро је један од уобичајених индуктивних материјала. Углавном се користи за обезбеђивање носеће структуре која се користи приликом намотавања завојнице. Такође се назива "индуктор са ваздушним језгром". Пошто је гвоздено језгро које се користи је немагнетни материјал са веома ниским температурним коефицијентом, вредност индуктивности је веома стабилна у опсегу радне температуре. Међутим, због немагнетног материјала као медија, индуктивност је веома ниска, што није баш погодно за примену енергетских претварача.

2. Ферит

Феритно језгро које се користи у општим високофреквентним индукторима је феритно једињење које садржи никл цинк (НиЗн) или манган цинк (МнЗн), који је меки магнетни феромагнетни материјал са ниском коерцитивношћу. На слици 1 приказана је крива хистерезе (БХ петља) општег магнетног језгра. Коерцитивна сила ХЦ магнетног материјала се такође назива коерцитивна сила, што значи да када је магнетни материјал магнетизован до магнетног засићења, његова магнетизација (магнетизација) се смањује на нулу. Потребна јачина магнетног поља у том тренутку. Нижа коерцитивност значи мањи отпор на демагнетизацију и такође значи мањи губитак хистерезе.

Ферити манган-цинк и никл-цинк имају релативно високу релативну пермеабилност (μр), око 1500-15000 и 100-1000, респективно. Њихова висока магнетна пермеабилност чини гвоздено језгро вишим у одређеној запремини. Индуктивност. Међутим, недостатак је што је његова подношљива струја засићења ниска, а када је гвоздено језгро засићено, магнетна пермеабилност ће нагло пасти. Погледајте слику 4 за тренд смањења магнетне пермеабилности језгара од феритног и прашкастог гвожђа када је гвоздено језгро засићено. Поређење. Када се користи у индукторима снаге, ваздушни јаз ће остати у главном магнетном колу, што може смањити пропустљивост, избећи засићење и складиштити више енергије; када се укључи ваздушни јаз, еквивалентна релативна пермеабилност може бити око 20- Између 200. Пошто висока отпорност самог материјала може смањити губитак изазван вртложним струјама, губитак је мањи на високим фреквенцијама и погоднији је за високофреквентни трансформатори, индуктори ЕМИ филтера и индуктори за складиштење енергије енергетских претварача. У погледу радне фреквенције, никл-цинк ферит је погодан за употребу (>1 МХз), док је манган-цинк ферит погодан за ниже фреквентне опсеге (<2 МХз).

1

Слика 1. Крива хистерезе магнетног језгра (БР: реманенција; БСАТ: густина магнетног флукса засићења)

3. Језгро гвожђа у праху

Језгра од гвожђа у праху су такође меки-магнетни феромагнетни материјали. Израђују се од легура гвожђа у праху различитих материјала или само од гвожђа у праху. Формула садржи немагнетне материјале са различитим величинама честица, тако да је крива засићења релативно нежна. Језгро од гвожђа у праху је углавном тороидно. Слика 2 приказује језгро од гвожђа у праху и његов попречни пресек.

Уобичајена језгра гвожђа у праху укључују легуру гвожђе-никл-молибден (МПП), сендуст (Сендуст), легуру гвожђе-никл (висок флукс) и језгро гвожђа у праху (гвожђе у праху). Због различитих компоненти, његове карактеристике и цене су такође различите, што утиче на избор индуктора. Следеће ће представити горе поменуте типове језгра и упоредити њихове карактеристике:

А. Легура гвожђа-никл-молибдена (МПП)

Фе-Ни-Мо легура је скраћено МПП, што је скраћеница од праха молипермалоје. Релативна пермеабилност је око 14-500, а густина магнетног флукса засићења је око 7500 Гауса (Гауса), што је више од густине магнетног флукса засићења ферита (око 4000-5000 Гауса). Многи су изашли. МПП има најмањи губитак гвожђа и најбољу температурну стабилност међу језгрима од гвожђа у праху. Када спољна једносмерна струја достигне струју засићења ИСАТ, вредност индуктивности се полако смањује без наглог слабљења. МПП има боље перформансе, али већу цену, и обично се користи као индуктор снаге и ЕМИ филтрирање за енергетске претвараче.

Б. Сендуст

Гвоздено језгро од легуре гвожђе-силицијум-алуминијум је језгро од легуре гвожђа састављено од гвожђа, силицијума и алуминијума, са релативном магнетном пермеабилности од око 26 до 125. Губитак гвожђа је између језгра гвожђа у праху и МПП и легуре гвожђа-никла . Густина магнетног флукса засићења је већа од МПП, око 10500 Гауса. Температурна стабилност и карактеристике струје засићења су нешто инфериорније од МПП-а и легуре гвожђе-никл, али боље од језгра гвожђа у праху и феритног језгра, а релативна цена је јефтинија од МПП-а и легуре гвожђе-никл. Углавном се користи у ЕМИ филтрирању, круговима за корекцију фактора снаге (ПФЦ) и индукторима снаге прекидачких претварача снаге.

Ц. Легура гвожђа и никла (висок флукс)

Језгро легуре гвожђа и никла је направљено од гвожђа и никла. Релативна магнетна пермеабилност је око 14-200. Губитак гвожђа и температурна стабилност су између МПП и легуре гвожђа-силицијум-алуминијума. Језгро од легуре гвожђа и никла има највећу густину магнетног флукса засићења, око 15.000 Гауса, и може да издржи веће једносмерне струје пристрасности, а његове карактеристике једносмерне пристрасности су такође боље. Обим примене: Активна корекција фактора снаге, индуктивност складиштења енергије, индуктивност филтера, високофреквентни трансформатор повратног претварача итд.

Д. Гвоздени прах

Језгро гвозденог праха је направљено од честица гвозденог праха високе чистоће са веома малим честицама које су изоловане једна од друге. Производни процес чини да има распоређени ваздушни јаз. Поред облика прстена, уобичајени облици језгра од гвожђа у праху такође имају тип Е и типове штанцања. Релативна магнетна пермеабилност језгра гвожђа у праху је око 10 до 75, а велика густина магнетног флукса засићења је око 15000 Гауса. Међу језгрима од гвожђа у праху, језгро гвожђа у праху има највећи губитак гвожђа, али најнижу цену.

Слика 3 приказује БХ криве ПЦ47 манган-цинк ферита произвођача ТДК и језгра од гвожђа у праху -52 и -2 произвођача МИЦРОМЕТАЛС; релативна магнетна пермеабилност манган-цинк ферита је много већа од оне код прашкастих гвоздених језгара и засићена је. Густина магнетног флукса је такође веома различита, ферит је око 5000 Гауса, а језгро гвожђа у праху је више од 10000 Гауса.

3

Слика 3. БХ крива манган-цинк феритних и гвоздених прашкастих језгара различитих материјала

Укратко, карактеристике засићења гвозденог језгра су различите; када се прекорачи струја засићења, магнетна пермеабилност феритног језгра ће нагло пасти, док језгро гвозденог праха може полако да се смањи. Слика 4 приказује карактеристике пада магнетне пермеабилности језгра од гвожђа у праху са истом магнетном пермеабилности и ферита са ваздушним зазором под различитим јачинама магнетног поља. Ово такође објашњава индуктивност феритног језгра, јер пермеабилност нагло опада када је језгро засићено, као што се може видети из једначине (1), такође узрокује нагли пад индуктивности; док језгро праха са дистрибуираним ваздушним јазом, магнетна пермеабилност Брзина се полако смањује када је гвоздено језгро засићено, тако да се индуктивност нежније смањује, односно има боље карактеристике ДЦ пристрасности. У примени енергетских претварача ова карактеристика је веома важна; ако карактеристика спорог засићења индуктора није добра, струја индуктора расте до струје засићења, а изненадни пад индуктивности ће узроковати нагло повећање струјног напрезања прекидача кристала, што је лако изазвати оштећење.

4

Слика 4. Карактеристике пада магнетне пермеабилности језгра од гвожђа у праху и језгра од феритног гвожђа са ваздушним зазором под различитим јачинама магнетног поља.

Електричне карактеристике индуктора и структура паковања

Приликом пројектовања прекидачког претварача и избора индуктора, вредност индуктивности Л, импеданса З, отпор наизменичне струје АЦР и К вредност (фактор квалитета), називна струја ИДЦ и ИСАТ, губитак језгра (губитак језгра) и друге важне електричне карактеристике су све неопходне. узети у обзир. Поред тога, структура паковања индуктора ће утицати на величину магнетног цурења, што заузврат утиче на ЕМИ. У наставку ће се посебно разматрати горе наведене карактеристике као разматрања за избор индуктора.

1. Вредност индуктивности (Л)

Вредност индуктивности индуктора је најважнији основни параметар у пројектовању кола, али се мора проверити да ли је вредност индуктивности стабилна на радној фреквенцији. Називна вредност индуктивности се обично мери на 100 кХз или 1 МХз без екстерне једносмерне пристрасности. А да би се обезбедила могућност масовне аутоматизоване производње, толеранција индуктора је обично ±20% (М) и ±30% (Н). Слика 5 је график карактеристике индуктивности и фреквенције Таиио Иуден индуктора НР4018Т220М измерен помоћу ЛЦР метра Вејна Кера. Као што је приказано на слици, крива вредности индуктивности је релативно равна пре 5 МХз, а вредност индуктивности се скоро може сматрати константом. У високофреквентном опсегу због резонанце коју стварају паразитни капацитет и индуктивност, вредност индуктивности ће се повећати. Ова резонантна фреквенција се назива саморезонантна фреквенција (СРФ), која обично треба да буде много виша од радне фреквенције.

5

Слика 5, дијаграм мерења карактеристике индуктивности и фреквенције Таиио Иуден НР4018Т220М

2. Импеданса (З)

Као што је приказано на слици 6, дијаграм импедансе се такође може видети из перформанси индуктивности на различитим фреквенцијама. Импеданса индуктора је приближно пропорционална фреквенцији (З=2πфЛ), тако да што је већа фреквенција, реактанца ће бити много већа од отпора наизменичне струје, тако да се импеданса понаша као чиста индуктивност (фаза је 90˚). На високим фреквенцијама, због ефекта паразитске капацитивности, може се видети саморезонантна фреквенцијска тачка импедансе. Након ове тачке, импеданса опада и постаје капацитивна, а фаза се постепено мења на -90 ˚.

6

3. К вредност и отпор наизменичне струје (АЦР)

К вредност у дефиницији индуктивности је однос реактансе према отпору, односно однос имагинарног дела према реалном делу импедансе, као у формули (2).

(2)

Где је КСЛ реактанса индуктора, а РЛ је отпор наизменичне струје индуктора.

У опсегу ниских фреквенција, отпор наизменичне струје је већи од реактансе изазване индуктивношћу, тако да је њена К вредност веома ниска; како се фреквенција повећава, реактанца (око 2πфЛ) постаје све већа и већа, чак и ако отпор због скин ефекта (ефекта коже) и близине (близине) ефекта постаје све већи и већи, а вредност К и даље расте са фреквенцијом ; када се приближава СРФ, индуктивна реактанса се постепено компензује капацитивном реактанцијом, а вредност К постепено постаје мања; када СРФ постане нула, јер су индуктивна реактанца и капацитивна реактанса потпуно исте. Нестати. На слици 7 приказан је однос између К вредности и фреквенције НР4018Т220М, а однос је у облику обрнутог звона.

7

Слика 7. Однос између К вредности и фреквенције Таиио Иуден индуктора НР4018Т220М

У фреквенцијском опсегу индуктивности примене, што је већа К вредност, то боље; то значи да је његова реактанса много већа од отпора наизменичне струје. Уопштено говорећи, најбоља вредност К је изнад 40, што значи да је квалитет индуктора добар. Међутим, генерално како се ДЦ пристрасност повећава, вредност индуктивности ће се смањити, а К вредност ће такође опасти. Ако се користи равна емајлирана жица или вишеструка емајлирана жица, скин ефекат, односно отпор наизменичне струје, може да се смањи, а К вредност индуктора такође може да се повећа.

Отпор на једносмерну струју ДЦР се генерално сматра ДЦ отпором бакарне жице, а отпор се може израчунати према пречнику и дужини жице. Међутим, већина слабострујних СМД индуктора користиће ултразвучно заваривање да би направили бакарни лим СМД на терминалу за намотавање. Међутим, пошто бакарна жица није дугачка и вредност отпора није висока, отпор заваривања често чини значајан део укупног отпора једносмерне струје. Узимајући ТДК-ов жичани СМД индуктор ЦЛФ6045НИТ-1Р5Н као пример, измерени ДЦ отпор је 14,6 мΩ, а ДЦ отпор израчунат на основу пречника и дужине жице је 12,1 мΩ. Резултати показују да овај отпор заваривања чини око 17% укупног отпора једносмерне струје.

Отпор на наизменичну струју АЦР има ефекат коже и ефекат близине, што ће довести до повећања АЦР са учесталошћу; у примени опште индуктивности, пошто је АЦ компонента много нижа од једносмерне компоненте, утицај изазван АЦР није очигледан; али при малом оптерећењу, пошто је ДЦ компонента смањена, губитак изазван АЦР-ом се не може занемарити. Скин ефекат значи да је у условима наизменичне струје дистрибуција струје унутар проводника неуједначена и концентрисана на површини жице, што резултира смањењем еквивалентне површине попречног пресека жице, што заузврат повећава еквивалентни отпор жице са фреквенција. Поред тога, у намотају жице, суседне жице ће изазвати додавање и одузимање магнетних поља услед струје, тако да је струја концентрисана на површини која се налази поред жице (или на најдаљој површини, у зависности од смера струје). ), што такође узрокује еквивалентно пресретање жице. Феномен да се површина смањује, а еквивалентни отпор повећава је такозвани ефекат близине; у примени индуктивности вишеслојног намотаја, ефекат близине је још очигледнији.

8

Слика 8 приказује однос између отпора наизменичне струје и фреквенције жичане СМД индуктора НР4018Т220М. На фреквенцији од 1кХз, отпор је око 360мΩ; на 100кХз, отпор расте на 775мΩ; на 10МХз, вредност отпора је близу 160Ω. Приликом процене губитка бакра, прорачун мора узети у обзир АЦР узрокован ефектима коже и близине и модификовати га у формулу (3).

4. Струја засићења (ИСАТ)

Струја засићења ИСАТ је генерално струја пристрасности означена када је вредност индуктивности ослабљена, као што је 10%, 30% или 40%. За ферит са ваздушним зазором, пошто је његова карактеристика струје засићења веома брза, нема велике разлике између 10% и 40%. Погледајте слику 4. Међутим, ако се ради о језгру од гвожђа у праху (као што је утиснути индуктор), крива засићења је релативно нежна, као што је приказано на слици 9, струја пристрасности на 10% или 40% слабљења индуктивности је много различита, тако да ће се о вредности струје засићења разговарати одвојено за два типа гвоздених језгара на следећи начин.

За ферит са ваздушним зазором, разумно је користити ИСАТ као горњу границу максималне струје индуктора за апликације кола. Међутим, ако је у питању језгро од гвожђа у праху, због карактеристике спорог засићења, неће бити проблема чак и ако максимална струја апликационог кола премашује ИСАТ. Због тога је ова карактеристика гвозденог језгра најпогоднија за апликације преклопног претварача. Под великим оптерећењем, иако је вредност индуктивности индуктора ниска, као што је приказано на слици 9, фактор таласања струје је висок, али толеранција струје кондензатора је висока, тако да то неће бити проблем. Под малим оптерећењем, вредност индуктивности индуктора је већа, што помаже да се смањи таласна струја индуктора, чиме се смањује губитак гвожђа. Слика 9 упоређује криву струје засићења ТДК-овог намотаног ферита СЛФ7055Т1Р5Н и индуктора са језгром од гвожђа у праху СПМ6530Т1Р5М под истом номиналном вредношћу индуктивности.

9

Слика 9. Крива струје засићења намотаног ферита и језгра од штанцаног гвозденог праха под истом номиналном вредношћу индуктивности

5. Називна струја (ИДЦ)

ИДЦ вредност је ДЦ пристрасност када температура индуктора порасте на Тр˚Ц. Спецификације такође показују његову вредност отпора на једносмерну струју РДЦ на 20˚Ц. Према температурном коефицијенту бакарне жице је око 3.930 ппм, када температура Тр порасте, њена вредност отпора је РДЦ_Тр = РДЦ (1+0,00393Тр), а потрошња енергије ПЦУ = И2ДЦкРДЦ. Овај губитак бакра се расипа на површини индуктора, а топлотни отпор ΘТХ индуктора се може израчунати:

(2)

Табела 2 се односи на технички лист серије ТДК ВЛС6045ЕКС (6,0×6,0×4,5 мм) и израчунава топлотни отпор при порасту температуре од 40˚Ц. Очигледно, за индукторе исте серије и величине, израчунати топлотни отпор је скоро исти због исте површине дисипације топлоте; другим речима, називна струја ИДЦ различитих индуктора може се проценити. Различите серије (паковања) индуктора имају различите топлотне отпоре. Табела 3 упоређује топлотни отпор индуктора серије ТДК ВЛС6045ЕКС (полузаштићене) и серије СПМ6530 (изливене). Што је топлински отпор већи, већи је пораст температуре настао када индуктивност тече кроз струју оптерећења; иначе, нижи.

(2)

Табела 2. Топлотни отпор индуктора серије ВЛС6045ЕКС при порасту температуре од 40˚Ц

Из табеле 3 се може видети да чак и ако је величина индуктора слична, топлотни отпор жигосаних индуктора је низак, односно боља је дисипација топлоте.

(3)

Табела 3. Поређење топлотног отпора различитих пакета индуктора.

6. Губитак језгра

Губитак језгра, који се назива губитак гвожђа, углавном је узрокован губитком вртложне струје и губитком хистерезе. Величина губитка вртложне струје углавном зависи од тога да ли је материјал језгра лак за „проводење”; ако је проводљивост висока, односно отпорност је мала, губитак вртложне струје је висок, а ако је отпор ферита висок, губитак вртложне струје је релативно низак. Губитак вртложне струје је такође повезан са фреквенцијом. Што је фреквенција већа, то је већи губитак вртложне струје. Према томе, материјал језгра ће одредити одговарајућу радну фреквенцију језгра. Уопштено говорећи, радна фреквенција језгра гвожђа у праху може да достигне 1МХз, а радна фреквенција ферита може да достигне 10МХз. Ако радна фреквенција премаши ову фреквенцију, губитак вртложне струје ће се брзо повећати, а температура језгра гвожђа ће такође порасти. Међутим, са брзим развојем материјала са гвозденим језгром, гвоздена језгра са вишим радним фреквенцијама требало би да буду одмах иза угла.

Други губитак гвожђа је губитак хистерезе, који је пропорционалан површини коју затвара хистерезисна крива, која је повезана са амплитудом замаха АЦ компоненте струје; што је већи АЦ замах, већи је губитак хистерезе.

У еквивалентном колу индуктора, отпорник повезан паралелно са индуктором се често користи за изражавање губитка гвожђа. Када је фреквенција једнака СРФ, индуктивна реактанција и капацитивна реактанца се поништавају, а еквивалентна реактанца је нула. У овом тренутку, импеданса индуктора је еквивалентна отпору губитка гвожђа у серији са отпором намотаја, а отпор губитка гвожђа је много већи од отпора намотаја, тако да је импеданса на СРФ-у приближно једнака отпору губитка гвожђа. Узимајући за пример нисконапонски индуктор, његова отпорност на губитак гвожђа је око 20 кΩ. Ако је ефективна вредност напона на оба краја индуктора процењена на 5В, његов губитак гвожђа је око 1,25мВ, што такође показује да што је већи отпор губитка гвожђа, то боље.

7. Структура штита

Структура паковања феритних индуктора укључује незаштићене, полузаштићене магнетним лепком и оклопљене, а у сваком од њих постоји значајан ваздушни зазор. Очигледно је да ће ваздушни јаз имати магнетно цурење, ау најгорем случају, ометаће околна мала сигнална кола, или ако се у близини налази магнетни материјал, његова индуктивност ће такође бити промењена. Друга структура паковања је индуктор са утиснутим гвожђем у праху. Будући да унутар индуктора нема зазора и да је структура намотаја чврста, проблем дисипације магнетног поља је релативно мали. Слика 10 је употреба ФФТ функције осцилоскопа РТО 1004 за мерење величине магнетног поља цурења на 3 мм изнад и са стране утиснутог индуктора. У табели 4 дато је поређење магнетног поља цурења различитих индуктора структуре паковања. Може се видети да незаштићени индуктори имају најозбиљније магнетно цурење; жигосани индуктори имају најмање магнетно цурење, показујући најбољи ефекат магнетне заштите. . Разлика у величини магнетног поља цурења индуктора ове две структуре је око 14дБ, што је скоро 5 пута.

10

Слика 10. Величина магнетног поља цурења измерена на 3 мм изнад и са стране утиснутог индуктора

(4)

Табела 4. Поређење магнетног поља цурења различитих индуктора структуре пакета

8. спојница

У неким апликацијама, понекад постоји више сетова ДЦ претварача на штампаној плочи, који су обично распоређени један поред другог, а њихови одговарајући индуктори су такође распоређени један поред другог. Ако користите незаштићени или полузаштићени тип са магнетним лепком, индуктори могу бити спојени један са другим да би формирали ЕМИ сметње. Због тога, приликом постављања индуктора, препоручује се прво означити поларитет индуктора и повезати почетну тачку и тачку намотаја унутрашњег слоја индуктора на прекидачки напон претварача, као што је ВСВ буцк претварача, која је покретна тачка. Излазни терминал је повезан са излазним кондензатором, који је статичка тачка; намотај бакарне жице стога формира одређени степен заштите електричног поља. У распореду ожичења мултиплексера, фиксирање поларитета индуктивности помаже да се фиксира величина међусобне индуктивности и избегну неки неочекивани ЕМИ проблеми.

Пријаве:

У претходном поглављу се говорило о материјалу језгра, структури пакета и важним електричним карактеристикама индуктора. Ово поглавље ће објаснити како да изаберете одговарајућу вредност индуктивности додатног претварача и разматрања за избор комерцијално доступног индуктора.

Као што је приказано у једначини (5), вредност индуктора и фреквенција укључивања претварача ће утицати на струју таласања индуктора (ΔиЛ). Струја таласања индуктора ће тећи кроз излазни кондензатор и утицати на таласну струју излазног кондензатора. Због тога ће утицати на избор излазног кондензатора и даље утицати на величину таласа излазног напона. Штавише, вредност индуктивности и вредност излазне капацитивности ће такође утицати на дизајн повратне спреге система и динамички одговор оптерећења. Избор веће вредности индуктивности има мањи струјни стрес на кондензатору, а такође је користан за смањење таласа излазног напона и може складиштити више енергије. Међутим, већа вредност индуктивности указује на већу запремину, односно већи трошак. Због тога је при пројектовању претварача дизајн вредности индуктивности веома важан.

(5)

Из формуле (5) се може видети да када је јаз између улазног и излазног напона већи, струја мрешкања индуктора ће бити већа, што је најгори случај дизајна индуктора. Заједно са другим индуктивним анализама, тачку пројектовања индуктивности падајућег претварача обично треба изабрати под условима максималног улазног напона и пуног оптерећења.

Приликом пројектовања вредности индуктивности потребно је направити компромис између струје таласа индуктора и величине индуктора, а фактор струје таласа (фактор струје таласа; γ) је овде дефинисан, као у формули (6).

(6)

Заменом формуле (6) у формулу (5), вредност индуктивности се може изразити као формула (7).

(7)

Према формули (7), када је разлика између улазног и излазног напона већа, вредност γ се може изабрати већом; напротив, ако су улазни и излазни напон ближи, дизајн вредности γ мора бити мањи. Да бисте изабрали између струје таласа индуктора и величине, према традиционалној вредности искуства дизајна, γ је обично 0,2 до 0,5. У наставку се узима РТ7276 као пример да се илуструје прорачун индуктивности и избор комерцијално доступних индуктора.

Пример дизајна: Дизајниран са РТ7276 напредним константним временом укључивања (Адванцед Цонстант Он-Тиме; АЦОТТМ) синхроним исправљачким претварачем, његова фреквенција пребацивања је 700 кХз, улазни напон је 4,5 В до 18 В, а излазни напон је 1,05 В . Струја пуног оптерећења је 3А. Као што је горе поменуто, вредност индуктивности мора бити пројектована под условима максималног улазног напона од 18В и пуног оптерећења од 3А, вредност γ се узима као 0,35, а горња вредност се замењује у једначину (7), индуктивност вредност је

Користите индуктор са конвенционалном номиналном вредношћу индуктивности од 1,5 µХ. Замените формулу (5) да бисте израчунали таласну струју индуктора на следећи начин.

Према томе, вршна струја индуктора је

А ефективна вредност струје индуктора (ИРМС) је

Пошто је компонента таласања индуктора мала, ефективна вредност струје индуктора је углавном њена једносмерна компонента, а ова ефективна вредност се користи као основа за избор називне струје индуктора ИДЦ. Са дизајном од 80% смањења снаге, захтеви за индуктивност су:

Л = 1,5 µХ (100 кХз), ИДЦ = 3,77 А, ИСАТ = 4,34 А

У табели 5 су наведени доступни индуктори различитих серија ТДК, сличних по величини, али различите структуре паковања. Из табеле се може видети да су струја засићења и називна струја жигосаног индуктора (СПМ6530Т-1Р5М) велике, а топлотни отпор мали и одвођење топлоте добро. Поред тога, према дискусији у претходном поглављу, материјал језгра штанцаног индуктора је језгро од гвожђа у праху, па се упоређује са феритним језгром полузаштићених (ВЛС6045ЕКС-1Р5Н) и оклопљених (СЛФ7055Т-1Р5Н) индуктора са магнетним лепком. , Има добре карактеристике ДЦ пристрасности. Слика 11 приказује поређење ефикасности различитих индуктора примењених на РТ7276 напредни константно укључени синхрони опадајући претварач исправљања. Резултати показују да разлика у ефикасности између ова три није значајна. Ако узмете у обзир расипање топлоте, карактеристике ДЦ пристрасности и дисипацију магнетног поља, препоручује се употреба индуктора СПМ6530Т-1Р5М.

(5)

Табела 5. Поређење индуктивитета различитих серија ТДК

11

Слика 11. Поређење ефикасности претварача код различитих индуктора

Ако изаберете исту структуру паковања и вредност индуктивности, али мање величине индуктора, као што је СПМ4015Т-1Р5М (4,4×4,1×1,5 мм), иако је његова величина мала, али ДЦ отпор РДЦ (44,5мΩ) и топлотни отпор ΘТХ ( 51˚Ц) /В) Већи. За претвараче истих спецификација, ефективна вредност струје коју толерише индуктор је такође иста. Очигледно, ДЦ отпор ће смањити ефикасност под великим оптерећењем. Поред тога, велики топлотни отпор значи слабо одвођење топлоте. Због тога, приликом избора индуктора, није потребно само узети у обзир предности смањене величине, већ и проценити његове пратеће недостатке.

У закључку

Индуктивност је једна од најчешће коришћених пасивних компоненти у прекидачким енергетским претварачима, која се може користити за складиштење и филтрирање енергије. Међутим, у дизајну кола не треба обратити пажњу само на вредност индуктивности, већ и други параметри, укључујући отпор наизменичне струје и К вредност, струјну толеранцију, засићење гвозденог језгра и структуру пакета, итд., су сви параметри који морају узети у обзир при избору индуктора. . Ови параметри се обично односе на основни материјал, производни процес и величину и цену. Стога, овај чланак представља карактеристике различитих материјала гвозденог језгра и како одабрати одговарајућу индуктивност као референцу за дизајн напајања.