fréttir

Samantekt

Inductors eru mjög mikilvægir þættir í að skipta um breytur, svo sem orkugeymsla og orkusíur. Það eru margar gerðir af inductors, svo sem fyrir mismunandi notkun (frá lágtíðni til hátíðni), eða mismunandi kjarnaefni sem hafa áhrif á eiginleika inductor, og svo framvegis. Spólar sem notaðir eru til að skipta um breytur eru hátíðni segulmagnaðir íhlutir. Hins vegar, vegna ýmissa þátta eins og efnis, rekstrarskilyrða (svo sem spennu og straums) og umhverfishita, eru eiginleikar og kenningar sem settar eru fram mjög mismunandi. Þess vegna, í hringrásarhönnuninni, til viðbótar við grunnbreytu inductance gildi, verður samt að íhuga sambandið milli viðnáms spólunnar og AC viðnám og tíðni, kjarna tap og mettunarstraumseiginleika osfrv. Þessi grein mun kynna nokkur mikilvæg spólukjarnaefni og eiginleika þeirra, og einnig leiðbeina orkuverkfræðingum við að velja staðlaða spóla sem fáanlegir eru í verslun.

Formáli

Inductor er rafsegulsviðsþáttur, sem myndast með því að vinda ákveðinn fjölda spóla (spólu) á spólu eða kjarna með einangruðum vír. Þessi spóla er kölluð inductance spóla eða Inductor. Samkvæmt meginreglunni um rafsegulöflun, þegar spólan og segulsviðið hreyfast miðað við hvert annað, eða spólan myndar víxls segulsvið með riðstraumi, verður framkölluð spenna til að standast breytingu á upprunalega segulsviðinu, og þessi eiginleiki að halda aftur af núverandi breytingu er kallaður inductance.

Formúlan af inductance gildi er eins og formúla (1), sem er í réttu hlutfalli við segulmagnaðir gegndræpi, veldi vinda snýr N, og samsvarandi þversniðsflatarmál segulrásar Ae, og er í öfugu hlutfalli við samsvarandi segulhringrás lengd le . Það eru margar gerðir af inductance, hver hentugur fyrir mismunandi forrit; inductance tengist lögun, stærð, vindaaðferð, fjölda snúninga og gerð millisegulefnis.

(1)

Það fer eftir lögun járnkjarna, inductance felur í sér toroidal, E kjarna og tromma; hvað varðar járnkjarna efni, þá eru aðallega keramikkjarna og tvær mjúkar segulmagnaðir gerðir. Þau eru ferrít og málmduft. Það fer eftir uppbyggingu eða pökkunaraðferð, það eru vírvundnir, marglaga og mótaðir, og vírsárið hefur óvarið og helmingur segulmagnaðir lím Skjöldur (hálfhlífðar) og varðir (hlífðar) osfrv.

Inductor virkar eins og skammhlaup í jafnstraumi og sýnir mikla viðnám riðstraums. Grunnnotkunin í hringrásum felur í sér köfnun, síun, stillingu og orkugeymslu. Við beitingu rofabreytisins er inductor mikilvægasti orkugeymsluhluturinn og myndar lágrásarsíu með úttaksþéttanum til að draga úr útgangsspennu gára, svo það gegnir einnig mikilvægu hlutverki í síunaraðgerðinni.

Þessi grein mun kynna hin ýmsu kjarnaefni spóla og eiginleika þeirra, svo og suma rafeiginleika spóla, sem mikilvæg matsviðmiðun við val á spólum við hönnun hringrásar. Í notkunardæminu verður kynnt hvernig á að reikna út inductance gildi og hvernig á að velja staðlaða inductor sem er fáanlegur í verslunum kynnt með hagnýtum dæmum.

Tegund kjarnaefnis

Spólar sem notaðir eru til að skipta um breytur eru hátíðni segulmagnaðir íhlutir. Kjarnaefnið í miðjunni hefur mest áhrif á eiginleika inductor, svo sem viðnám og tíðni, inductance gildi og tíðni, eða kjarna mettunareiginleika. Eftirfarandi mun kynna samanburð á nokkrum algengum járnkjarnaefnum og mettunareiginleikum þeirra sem mikilvæg viðmiðun við val á aflspólum:

1. Keramik kjarni

Keramikkjarni er eitt af algengu inductance efnunum. Það er aðallega notað til að útvega burðarvirkið sem notað er við vinda spóluna. Það er einnig kallað "loftkjarna inductor". Vegna þess að járnkjarninn sem notaður er er segulmagnaðir efni með mjög lágan hitastuðul, er inductance gildið mjög stöðugt á rekstrarhitasviðinu. Hins vegar, vegna þess að ekki er segulmagnað efni sem miðillinn, er inductance mjög lágt, sem er ekki mjög hentugur til notkunar á aflbreytum.

2. Ferrít

Ferrítkjarninn sem notaður er í almennum hátíðnispólum er ferrít efnasamband sem inniheldur nikkel sink (NiZn) eða mangan sink (MnZn), sem er mjúkt segulmagnaðir ferromagnetic efni með lága þvingun. Mynd 1 sýnir hysteresis feril (BH lykkja) almenns segulkjarna. Þvingunarkraftur HC segulefnis er einnig kallaður þvingunarkraftur, sem þýðir að þegar segulmagnaðir efni hafa verið segulmagnaðir í segulmettun minnkar segulmagn þess (segulmögnun) niður í núll. Kröfur segulsviðsstyrks á þeim tíma. Lægri þvingun þýðir minni viðnám gegn afsegulvæðingu og þýðir einnig minna hysteresis tap.

Mangan-sink og nikkel-sink ferrít hafa tiltölulega hátt hlutfallslegt gegndræpi (μr), um 1500-15000 og 100-1000, í sömu röð. Hátt segulgegndræpi þeirra gerir járnkjarna hærra í ákveðnu rúmmáli. Inductance. Hins vegar er ókosturinn sá að þolanleg mettunarstraumur hans er lítill og þegar járnkjarnan er mettuð mun segulgegndræpi lækka verulega. Sjá mynd 4 fyrir minnkandi tilhneigingu segulgegndræpi ferrít- og duftjárnkjarna þegar járnkjarnan er mettuð. Samanburður. Þegar það er notað í kraftspólum verður loftgap eftir í aðal segulhringrásinni, sem getur dregið úr gegndræpi, forðast mettun og geymt meiri orku; þegar loftgapið er talið með getur jafngild hlutfallslegt gegndræpi verið um 20- Milli 200. Þar sem mikil viðnám efnisins sjálfs getur dregið úr tapinu af völdum hringstraums er tapið minna við há tíðni, og það hentar betur fyrir hátíðnispennar, EMI síuspólar og orkugeymsluspólar aflbreyta. Hvað varðar notkunartíðni er nikkel-sinkferrít hentugur til notkunar (>1 MHz), en mangan-sinkferrít hentar fyrir lægri tíðnisvið (<2 MHz).

1

Mynd 1. Hysteresis ferill segulkjarna (BR: remanence; BSAT: saturation segulflæðisþéttleiki)

3. Púðurjárnkjarni

Járnduftkjarnar eru einnig mjúk segulmagnaðir járnsegulefni. Þeir eru gerðir úr járnduftblendi úr mismunandi efnum eða aðeins járndufti. Formúlan inniheldur ekki segulmagnaðir efni með mismunandi kornastærðum, þannig að mettunarferillinn er tiltölulega mildur. Duftjárnkjarninn er að mestu leyti hringlaga. Mynd 2 sýnir duftjárnkjarna og þverskurðarmynd hans.

Algengar duftformaðir járnkjarnar eru járn-nikkel-mólýbden ál (MPP), sendust (Sendust), járn-nikkel ál (mikið flæði) og járnduft kjarna (járnduft). Vegna mismunandi íhluta eru eiginleikar þess og verð einnig mismunandi, sem hefur áhrif á val á inductor. Eftirfarandi mun kynna áðurnefndar kjarnagerðir og bera saman eiginleika þeirra:

A. Járn-nikkel-mólýbdenblendi (MPP)

Fe-Ni-Mo álfelgur er skammstafað sem MPP, sem er skammstöfun á molypermalloy dufti. Hlutfallslegt gegndræpi er um 14-500 og mettunarsegulflæðisþéttleiki er um 7500 Gauss (Gauss), sem er hærra en mettunarsegulflæðisþéttleiki ferríts (um 4000-5000 Gauss). Margir út. MPP hefur minnsta járntapið og hefur besta hitastöðugleika meðal duftjárnkjarna. Þegar ytri DC straumurinn nær mettunarstraumnum ISAT lækkar inductance gildi hægt án skyndilegrar dempunar. MPP hefur betri afköst en hærri kostnað og er venjulega notað sem aflspóla og EMI síun fyrir aflbreytir.

B. Sendust

Járn-kísil-ál járnkjarni er járnblendi kjarni sem samanstendur af járni, kísil og áli, með hlutfallslegt segulmagnsgegndræpi um það bil 26 til 125. Járntapið er á milli járnduftkjarna og MPP og járn-nikkel álfelgur. . Mettunarsegulflæðisþéttleiki er hærri en MPP, um 10500 Gauss. Hitastigsstöðugleiki og mettunarstraumeiginleikar eru örlítið lakari en MPP og járn-nikkel álfelgur, en betri en járnduftkjarna og ferrítkjarna, og hlutfallslegur kostnaður er ódýrari en MPP og járn-nikkel álfelgur. Það er aðallega notað í EMI síun, aflþáttaleiðréttingu (PFC) hringrásum og aflspólum til að skipta aflbreytum.

C. Járn-nikkel málmblöndur (mikið flæði)

Kjarninn úr járn-nikkelblendi er úr járni og nikkel. Hlutfallsleg segulgegndræpi er um 14-200. Járntapið og hitastöðugleiki er á milli MPP og járn-kísil-álblöndu. Járn-nikkel ál kjarninn hefur hæsta mettunar segulflæðisþéttleikann, um 15.000 Gauss, og þolir hærri DC hlutdrægni og DC hlutdrægni hans eru einnig betri. Umfang umsóknar: Leiðrétting á virkum aflstuðli, orkugeymsluspenna, síuinductance, hátíðnispennir bakslagsbreytirs osfrv.

D. Járnduft

Járnduftkjarninn er gerður úr háhreinum járnduftögnum með mjög litlum ögnum sem eru einangraðar hver frá annarri. Framleiðsluferlið gerir það að verkum að það hefur dreift loftbil. Til viðbótar við hringlögunina hafa algengu járnduftkjarnaformin einnig E-gerð og stimplunargerðir. Hlutfallsleg segulmagnaðir gegndræpi járnduftkjarna er um 10 til 75 og hár mettunarsegulflæðisþéttleiki er um 15000 Gauss. Meðal duftjárnkjarna hefur járnduftkjarnan mesta járntapið en lægsta kostnaðinn.

Mynd 3 sýnir BH ferla PC47 mangan-sinkferríts framleitt af TDK og duftformaðra járnkjarna -52 og -2 framleitt af MICROMETALS; hlutfallslegt segulgegndræpi mangan-sinkferríts er mun hærra en járnkjarna í duftformi og er mettað. Segulflæðisþéttleiki er líka mjög mismunandi, ferrítið er um 5000 Gauss og járnduftkjarninn er meira en 10000 Gauss.

3

Mynd 3. BH ferill mangan-sinkferríts og járnduftskjarna úr mismunandi efnum

Í stuttu máli eru mettunareiginleikar járnkjarna mismunandi; Þegar farið er yfir mettunarstrauminn mun segulgegndræpi ferrítkjarnans lækka verulega, en járnduftskjarninn getur minnkað hægt. Mynd 4 sýnir segulgegndræpisfalleiginleika duftjárnkjarna með sömu segulgegndræpi og ferrít með loftgapi undir mismunandi segulsviðsstyrk. Þetta skýrir líka inductance ferrítkjarna, því gegndræpi minnkar verulega þegar kjarninn er mettaður eins og sést á jöfnu (1), það veldur líka því að inductance lækkar verulega; en duftkjarninn með dreift loftbili, segulmagnaðir gegndræpi Hraðinn minnkar hægt þegar járnkjarnan er mettuð, þannig að inductance minnkar varlega, það er, það hefur betri DC hlutdrægni eiginleika. Í beitingu aflbreyta er þessi eiginleiki mjög mikilvægur; ef hægur mettunareiginleiki inductor er ekki góður hækkar inductor straumurinn að mettunarstraumnum og skyndilegt lækkun á induction mun valda því að straumspenna rofakristallsins hækkar verulega, sem auðvelt er að valda skemmdum.

4

Mynd 4. Segulgegndræpi falleiginleikar duftjárnkjarna og ferrítjárnkjarna með loftbili undir mismunandi segulsviðsstyrk.

Inductor rafmagnseiginleikar og uppbygging pakka

Þegar rofibreytir er hannaður og inductor er valinn, verða inductance gildi L, viðnám Z, AC mótstöðu ACR og Q gildi (gæðastuðull), nafnstraumur IDC og ISAT, og kjarna tap (kjarna tap) og aðrir mikilvægir rafmagnseiginleikar. koma til greina. Að auki mun umbúðauppbygging inductor hafa áhrif á stærð segullekans, sem aftur hefur áhrif á EMI. Hér á eftir verður fjallað um ofangreinda eiginleika sérstaklega sem atriði við val á spólum.

1. Inductance gildi (L)

Inductance gildi inductor er mikilvægasta grunnbreytan í hringrásarhönnun, en athuga þarf hvort inductance gildið sé stöðugt á rekstrartíðni. Nafngildi inductance er venjulega mælt við 100 kHz eða 1 MHz án utanaðkomandi DC hlutdrægni. Og til að tryggja möguleika á sjálfvirkri massaframleiðslu er vikmörk spólunnar venjulega ±20% (M) og ±30% (N). Mynd 5 er inductance-tíðni einkennandi línurit Taiyo Yuden inductor NR4018T220M mælt með Wayne Kerr's LCR mæli. Eins og sést á myndinni er inductance gildi ferillinn tiltölulega flatur fyrir 5 MHz, og má nánast líta á inductance gildið sem fasta. Á hátíðnisviðinu vegna ómun sem myndast af sníkjurýmdinni og inductance mun inductance gildið aukast. Þessi ómun tíðni er kölluð sjálfsómtíðni (SRF), sem venjulega þarf að vera mun hærri en rekstrartíðnin.

5

Mynd 5, Taiyo Yuden NR4018T220M sprautu-tíðni einkennandi skýringarmynd

2. Viðnám (Z)

Eins og sýnt er á mynd 6, má einnig sjá viðnámsmyndina af frammistöðu inductance við mismunandi tíðni. Viðnám spólunnar er nokkurn veginn í réttu hlutfalli við tíðnina (Z=2πfL), þannig að því hærri sem tíðnin er, verður viðnámið miklu stærra en AC viðnámið, þannig að viðnámið hegðar sér eins og hrein sprautun (fasinn er 90˚). Við háa tíðni, vegna sníkjurýmdaráhrifa, má sjá sjálfsómunartíðnipunkt viðnámsins. Eftir þennan tímapunkt lækkar viðnám og verður rafrýmd og fasinn breytist smám saman í -90 ˚.

6

3. Q gildi og AC viðnám (ACR)

Q gildi í skilgreiningu á inductance er hlutfall hvarfviðnáms og viðnáms, það er hlutfall ímyndaða hlutans og raunverulegs hluta viðnámsins, eins og í formúlu (2).

(2)

Þar sem XL er viðnám inductor og RL er AC viðnám inductor.

Á lágtíðnisviðinu er AC viðnámið stærra en viðnámið sem stafar af inductance, þannig að Q gildi þess er mjög lágt; eftir því sem tíðnin eykst verður viðbragðið (um 2πfL) meira og meira, jafnvel þótt viðnám vegna húðáhrifa (húðáhrifa) og nálægðaráhrifa (nálægðaráhrifa) Áhrifin verða stærri og meiri og Q gildið eykst samt með tíðninni ; þegar nálgast SRF, er inductive viðbragðið smám saman á móti rafrýmd viðbragðinu og Q gildið verður smám saman minna; þegar SRF verður núll, vegna þess að inductive viðbragðið og rafrýmd viðbragðið er algjörlega það sama Hverfa. Mynd 7 sýnir sambandið milli Q gildis og tíðni NR4018T220M, og sambandið er í formi öfugs bjöllu.

7

Mynd 7. Sambandið milli Q gildis og tíðni Taiyo Yuden inductor NR4018T220M

Í notkunartíðnisviði inductance, því hærra sem Q gildið er, því betra; það þýðir að viðnám þess er miklu meira en AC viðnámið. Almennt séð er besta Q gildið yfir 40, sem þýðir að gæði inductor eru góð. Hins vegar, almennt þegar DC hlutdrægni eykst, mun inductance gildið minnka og Q gildið mun einnig minnka. Ef notaður er flatur glerungur vír eða fjölþráður emaljeður vír er hægt að draga úr húðáhrifum, það er AC viðnám, og einnig er hægt að auka Q gildi spólunnar.

Almennt er litið á DC viðnám DCR sem DC viðnám koparvírsins og viðnámið er hægt að reikna út í samræmi við þvermál vír og lengd. Hins vegar munu flestir lágstraums SMD inductors nota ultrasonic suðu til að búa til koparplötu SMD við vinda flugstöðina. Hins vegar, vegna þess að koparvírinn er ekki langur á lengd og viðnámsgildið er ekki hátt, er suðuviðnámið oft töluvert hlutfall af heildar DC viðnáminu. Ef TDK er vírvindað SMD inductor CLF6045NIT-1R5N sem dæmi, þá er mæld DC viðnám 14,6mΩ og DC viðnám reiknað út frá þvermál vír og lengd er 12,1mΩ. Niðurstöðurnar sýna að þetta suðuviðnám stendur fyrir um 17% af heildar DC viðnáminu.

AC mótstöðu ACR hefur húðáhrif og nálægðaráhrif, sem mun valda því að ACR eykst með tíðni; við beitingu almennrar inductance, vegna þess að AC hluti er miklu lægri en DC hluti, áhrifin af völdum ACR eru ekki augljós; en við létt álag, Vegna þess að DC hluti er minnkaður, er ekki hægt að hunsa tapið af völdum ACR. Húðáhrifin gera það að verkum að við AC aðstæður er straumdreifingin inni í leiðaranum ójöfn og einbeitt á yfirborð vírsins, sem leiðir til minnkunar á samsvarandi þversniðsflatarmáli vírsins, sem aftur eykur samsvarandi viðnám vírsins með tíðni. Að auki, í vírvinda, munu aðliggjandi vírar valda samlagningu og frádrætti segulsviða vegna straumsins, þannig að straumurinn safnast á yfirborðið sem liggur að vírnum (eða lengsta yfirborðið, allt eftir stefnu straumsins) ), sem einnig veldur samsvarandi vírhlerun. Fyrirbærið að flatarmálið minnkar og samsvarandi viðnám eykst eru svokölluð nálægðaráhrif; í inductance beitingu fjöllaga vinda eru nálægðaráhrifin enn augljósari.

8

Mynd 8 sýnir sambandið milli straumviðnáms og tíðni vírvindaðs SMD inductor NR4018T220M. Við tíðnina 1kHz er viðnámið um 360mΩ; við 100kHz hækkar viðnámið í 775mΩ; við 10MHz er viðnámsgildið nálægt 160Ω. Þegar kopartapið er metið verður útreikningurinn að taka tillit til ACR af völdum húð- og nálægðaráhrifa og breyta því í formúlu (3).

4. Mettunarstraumur (ISAT)

Mettunarstraumur ISAT er yfirleitt hlutdrægni sem er merktur þegar inductance gildið er dempað eins og 10%, 30% eða 40%. Fyrir loftgap ferrít, vegna þess að mettunarstraumseiginleiki þess er mjög hraður, er ekki mikill munur á milli 10% og 40%. Sjá mynd 4. Hins vegar, ef um er að ræða kjarna úr járndufti (eins og stimplaður inductor), er mettunarferillinn tiltölulega mjúkur, eins og sýnt er á mynd 9, er forspennustraumurinn við 10% eða 40% af inductance demping mikið mismunandi, þannig að mettunarstraumgildið verður rætt sérstaklega fyrir tvær tegundir járnkjarna sem hér segir.

Fyrir loftgap ferrít er sanngjarnt að nota ISAT sem efri mörk hámarks inductor straums fyrir hringrásarnotkun. Hins vegar, ef um er að ræða kjarna úr járndufti, vegna hægfara mettunareiginleika, verður ekkert vandamál jafnvel þótt hámarksstraumur notkunarrásarinnar fari yfir ISAT. Þess vegna er þessi járnkjarna eiginleiki hentugur til að skipta um breytiforrit. Undir miklu álagi, þó að inductance gildi inductor sé lágt, eins og sýnt er á mynd 9, er núverandi gárastuðull hár, en núverandi þéttistraumþol er hátt, svo það mun ekki vera vandamál. Við létt álag er inductance gildi inductor stærra, sem hjálpar til við að draga úr gárustraumi inductor og dregur þannig úr járntapinu. Mynd 9 ber saman mettunarstraumferil TDK's sárferríts SLF7055T1R5N og stimplaðs járnduftkjarna inductor SPM6530T1R5M undir sama nafngildi inductance.

9

Mynd 9. Mettunarstraumsferill sárferríts og stimplaðs járnduftkjarna undir sama nafngildi inductance

5. Málstraumur (IDC)

IDC gildið er DC hlutdrægni þegar hitastig inductor hækkar í Tr˚C. Forskriftirnar gefa einnig til kynna DC viðnámsgildi þess RDC við 20˚C. Samkvæmt hitastuðul koparvírsins er um 3.930 ppm, þegar hitastig Tr hækkar er viðnámsgildi hans RDC_Tr = RDC (1+0.00393Tr), og orkunotkun hans er PCU = I2DCxRDC. Þetta kopartap dreifist á yfirborð spólunnar og hægt er að reikna hitauppstreymi ΘTH spólunnar:

(2)

Tafla 2 vísar til gagnablaðs TDK VLS6045EX seríunnar (6,0×6,0×4,5 mm), og reiknar út hitauppstreymi við 40˚C hitastig. Augljóslega, fyrir inductors af sömu röð og stærð, er reiknað hitauppstreymi viðnám næstum það sama vegna sama yfirborðs hitaleiðni svæðis; með öðrum orðum, hægt er að áætla nafnstraum IDC mismunandi inductors. Mismunandi röð (pakkar) af inductors hafa mismunandi hitauppstreymi. Tafla 3 ber saman hitaviðnám spóla í TDK VLS6045EX röð (hálfhlífðar) og SPM6530 röð (mótaðar). Því stærri sem varmaviðnámið er, því meiri hitastigshækkun sem myndast þegar inductance rennur í gegnum álagsstrauminn; annars, því lægra.

(2)

Tafla 2. Hitaviðnám VLS6045EX röð spóla við 40˚C hitastigshækkun

Það má sjá af töflu 3 að jafnvel þótt stærð spólanna sé svipuð er hitaviðnám stimplaðra spólanna lágt, það er að segja að hitaleiðni sé betri.

(3)

Tafla 3. Samanburður á hitauppstreymi mismunandi pakkaspóla.

6. Kjarnatap

Kjarnatap, nefnt járntap, stafar aðallega af hringstraumstapi og hysteresis tapi. Stærð hringstraumstapsins fer aðallega eftir því hvort kjarnaefnið sé auðvelt að „leiða“; ef leiðnin er mikil, það er að segja viðnámið er lágt, er hvirfilstraumstapið hátt og ef viðnám ferrítsins er hátt er hringstraumstapið tiltölulega lágt. Hvirfilstraumstap tengist einnig tíðni. Því hærra sem tíðnin er, því meira tap á hvirfilstraumi. Þess vegna mun kjarnaefnið ákvarða rétta notkunartíðni kjarnans. Almennt séð getur vinnslutíðni járnduftskjarna náð 1MHz og vinnslutíðni ferríts getur náð 10MHz. Ef notkunartíðnin fer yfir þessa tíðni eykst hringstraumstapið hratt og járnkjarnahitinn hækkar einnig. Hins vegar, með hraðri þróun járnkjarnaefna, ættu járnkjarna með hærri rekstrartíðni að vera handan við hornið.

Annað járntap er hysteresis tapið, sem er í réttu hlutfalli við svæðið sem er lokað af hysteresis ferilnum, sem tengist sveifluamplitude AC hluti straumsins; því meiri sem AC sveiflan er, því meiri er hysteresis tapið.

Í samsvarandi hringrás spóla er oft notaður viðnám sem er tengdur samhliða spólunni til að tjá járntapið. Þegar tíðnin er jöfn SRF, hætta inductive viðbragðið og rafrýmd viðbragðið út, og jafngildi viðbragðsins er núll. Á þessum tíma jafngildir viðnám spólunnar járntapsviðnáminu í röð við vindaviðnámið og járntapsviðnámið er miklu stærra en vindaviðnámið, þannig að viðnámið við SRF er um það bil jafnt og járntapsviðnáminu. Með því að taka lágspennu inductor sem dæmi, þá er járntapsviðnám hans um 20kΩ. Ef virka gildisspennan á báðum endum spólunnar er metin vera 5V, er járntap þess um 1,25mW, sem sýnir einnig að því stærri sem járntapsviðnámið er, því betra.

7. Skjaldarbygging

Umbúðauppbygging ferrítspóla inniheldur óvarið, hálfhlíft með segullími og varið, og það er talsvert loftbil í hvorum þeirra. Augljóslega mun loftgapið hafa segulmagnaleka og í versta tilfelli mun það trufla litla merkjarásina í kring, eða ef það er segulmagnaðir efni nálægt, mun inductance þess einnig breytast. Önnur umbúðauppbygging er stimplað járnduftspóla. Þar sem ekkert bil er inni í inductor og vinda uppbyggingin er traust, er vandamálið við útbreiðslu segulsviðs tiltölulega lítið. Mynd 10 er notkun FFT aðgerðarinnar á RTO 1004 sveiflusjánni til að mæla stærð leka segulsviðsins við 3 mm fyrir ofan og á hlið stimplaðs inductor. Tafla 4 sýnir samanburð á leka segulsviði mismunandi spóla fyrir pakkabyggingu. Það má sjá að óhlífðar spólur hafa alvarlegasta segullekann; stimplaðir inductors hafa minnstu segulmagnaðir leka, sýna bestu segulmagnaðir hlífðaráhrif. . Munurinn á stærð leka segulsviðs spóla þessara tveggja mannvirkja er um 14dB, sem er næstum 5 sinnum.

10

Mynd 10. Stærð leka segulsviðsins mæld 3 mm fyrir ofan og á hlið stimplaðs inductor

(4)

Tafla 4. Samanburður á leka segulsviði mismunandi spóla fyrir pakkabyggingu

8. tenging

Í sumum forritum eru stundum mörg sett af DC breytum á PCB, sem venjulega er raðað við hliðina á hvort öðru, og samsvarandi inductors þeirra eru einnig raðað við hliðina á hvor öðrum. Ef þú notar óhlífða eða hálfhlífða gerð með segullími getur spóla verið tengd saman til að mynda EMI truflun. Þess vegna er mælt með því að merkja pólun spólunnar fyrst þegar spólinn er settur og tengja upphafs- og vindapunkt innsta lags spólunnar við rofaspennu breytisins, svo sem VSW á buck breytir, sem er hreyfipunkturinn. Úttaksstöðin er tengd við úttaksþéttann, sem er kyrrstöðupunkturinn; koparvírvindan myndar því ákveðna rafsviðsvörn. Í raflagnafyrirkomulagi margbreytileikans hjálpar það að festa pólun inductance við að laga stærð gagnkvæmrar inductance og forðast óvænt EMI vandamál.

Umsóknir:

Í fyrri kaflanum var fjallað um kjarnaefni, pakkabyggingu og mikilvæga rafmagnseiginleika spólunnar. Í þessum kafla verður útskýrt hvernig á að velja viðeigandi inductance gildi buck breytir og íhuganir fyrir vali á sölu fáanlegur inductor.

Eins og sýnt er í jöfnu (5), mun inductor gildi og skiptitíðni breytisins hafa áhrif á inductor gárastrauminn (ΔiL). Inductor gárustraumurinn mun flæða í gegnum úttaksþéttann og hafa áhrif á gárustraum úttaksþéttans. Þess vegna mun það hafa áhrif á val á úttaksþétti og hafa frekari áhrif á gárastærð útgangsspennunnar. Ennfremur mun inductance gildi og framleiðsla rýmd gildi einnig hafa áhrif á endurgjöf hönnun kerfisins og dynamic svörun álagsins. Að velja stærra inductance gildi hefur minna straumálag á þétta, og er einnig gagnlegt til að draga úr úttaksspennu gára og getur geymt meiri orku. Hins vegar, stærra inductance gildi gefur til kynna stærra rúmmál, það er hærri kostnaður. Þess vegna, þegar breytirinn er hannaður, er hönnun inductance gildi mjög mikilvæg.

(5)

Það má sjá af formúlu (5) að þegar bilið á milli innspennu og útgangsspennu er meira verður gárustraumurinn meiri, sem er versta ástandið við hönnun spólunnar. Samhliða annarri inductive greiningu, ætti inductance hönnunarpunktur niðurstigsbreytisins venjulega að vera valinn við skilyrði hámarksinntaksspennu og fullt álag.

Þegar sprautugildið er hannað er nauðsynlegt að gera skiptingu á milli gárustraumsins og inductastærðarinnar og er gárastraumstuðullinn (gárastraumstuðull; γ) skilgreindur hér eins og í formúlu (6).

（6）

Þegar formúlu (6) er skipt út í formúlu (5), er hægt að gefa upp innleiðslugildið sem formúlu (7).

（7）

Samkvæmt formúlu (7), þegar munurinn á inntaks- og útgangsspennu er stærri, er hægt að velja γ gildið stærra; þvert á móti, ef inntaks- og útgangsspenna eru nær, verður γ gildishönnunin að vera minni. Til þess að velja á milli gárastraumsins og stærðarinnar, samkvæmt hefðbundnu hönnunarupplifunargildi, er γ venjulega 0,2 til 0,5. Eftirfarandi er að taka RT7276 sem dæmi til að sýna útreikning á inductance og vali á verslun fáanlegum inductors.

Hönnunardæmi: Hannað með RT7276 háþróaðri stöðugri á-tíma (Advanced Constant On-Time; ACOTTM) samstilltur niðurrekstrarbreytir, skiptitíðni hans er 700 kHz, innspennan er 4,5V til 18V og útgangsspennan er 1,05V . Fullhleðslustraumurinn er 3A. Eins og nefnt er hér að ofan, verður inductance gildið að vera hannað við skilyrði hámarksinntaksspennu 18V og fullt álag 3A, gildi γ er tekið sem 0,35, og ofangreindu gildi er skipt út í jöfnu (7), inductance gildi er

Notaðu spólu með hefðbundnu nafnspólugildi 1,5 µH. Settu í staðinn formúlu (5) til að reikna út gárastrauminn sem hér segir.

Þess vegna er hámarksstraumur inductor

Og virkt gildi inductor núverandi (IRMS) er

Vegna þess að inductor gára hluti er lítill, er virkt gildi inductor straumsins aðallega DC hluti þess, og þetta virka gildi er notað sem grundvöllur fyrir vali á inductor nafnstraum IDC. Með 80% rýrnunarhönnun (rýrnunarhönnun) eru inductance kröfurnar:

L = 1,5 µH (100 kHz), IDC = 3,77 A, ISAT = 4,34 A

Tafla 5 sýnir tiltæka spóla í mismunandi röð af TDK, svipaðar að stærð en mismunandi að gerð pakka. Það má sjá af töflunni að mettunarstraumur og nafnstraumur stimplaðs inductor (SPM6530T-1R5M) eru stórir og hitauppstreymi er lítið og hitaleiðni góð. Að auki, samkvæmt umfjölluninni í fyrri kafla, er kjarnaefni stimplaðs inductor járnduftkjarni, þannig að það er borið saman við ferrítkjarna hálfhlífðra (VLS6045EX-1R5N) og variðra (SLF7055T-1R5N) inductor. með segullími. , Hefur góða DC hlutdrægni eiginleika. Mynd 11 sýnir skilvirknisamanburð á mismunandi spólum sem notaðir eru á RT7276 háþróaða stöðuga á-tíma samstillta leiðréttingarþrep niður breytir. Niðurstöðurnar sýna að munur á skilvirkni milli þessara þriggja er ekki marktækur. Ef þú íhugar hitaleiðni, DC hlutdrægni og vandamál með segulsviðsdreifingu, er mælt með því að nota SPM6530T-1R5M spólur.

（5）

Tafla 5. Samanburður á inductances mismunandi röð af TDK

11

Mynd 11. Samanburður á skilvirkni breytisins við mismunandi spólur

Ef þú velur sömu pakka uppbyggingu og inductance gildi, en smærri stærð inductors, svo sem SPM4015T-1R5M (4,4 × 4,1 × 1,5 mm), þó stærð þess sé lítil, en DC viðnám RDC (44,5mΩ) og hitauppstreymi ΘTH ( 51˚C) /W) Stærri. Fyrir breytir með sömu forskriftir er virkt gildi straumsins sem inductor þolir einnig það sama. Augljóslega mun DC viðnámið draga úr skilvirkni undir miklu álagi. Að auki þýðir mikið hitauppstreymi lélega hitaleiðni. Þess vegna, þegar þú velur inductor, er ekki aðeins nauðsynlegt að íhuga kosti minni stærðar, heldur einnig að meta meðfylgjandi galla.

Að lokum

Inductance er einn af algengustu óvirku hlutunum í að skipta um aflbreytir, sem hægt er að nota til orkugeymslu og síunar. Hins vegar, í hringrásarhönnun, er það ekki aðeins inductance gildið sem þarf að borga eftirtekt til, en aðrar breytur, þar á meðal AC viðnám og Q gildi, straumþol, járnkjarna mettun og pakkabygging o.s.frv., eru allar breytur sem verða að vera koma til greina við val á inductor. . Þessar breytur eru venjulega tengdar kjarnaefninu, framleiðsluferlinu og stærð og kostnaði. Þess vegna kynnir þessi grein einkenni mismunandi járnkjarna og hvernig á að velja viðeigandi inductance sem viðmiðun fyrir hönnun aflgjafa.