124

Yangiliklar

Xulosa

İnduktorlar konvertorlarni almashtirishda juda muhim komponentlar, masalan, energiya yig'ish va quvvat filtrlari. Turli xil dasturlarda (past chastotadan yuqori chastotaga qadar) yoki induktorning xususiyatlariga ta'sir qiluvchi turli xil yadro materiallarida va hokazolarda kabi ko'plab induktor turlari mavjud. Kommutatorli konvertorlarda ishlatiladigan induktorlar yuqori chastotali magnit komponentlardir. Shu bilan birga, materiallar, ish sharoitlari (masalan, kuchlanish va oqim) va atrof-muhit harorati kabi turli xil omillar tufayli taqdim etilgan xususiyatlar va nazariyalar mutlaqo boshqacha. Shuning uchun, elektronni loyihalashda, indüktans qiymatining asosiy parametridan tashqari, induktorning impedansi va o'zgaruvchan tokning qarshiligi va chastotasi o'rtasidagi bog'liqlik, yadro yo'qolishi va to'yinganlik oqimining xususiyatlari va boshqalar hali ham hisobga olinishi kerak. Ushbu maqola bir nechta muhim induktor yadro materiallari va ularning xususiyatlari bilan tanishtiradi, shuningdek energetiklarga sotuvga qo'yiladigan standart induktorlarni tanlashga rahbarlik qiladi.

Muqaddima

Induktor - bu elektromagnit induktsiya komponenti bo'lib, u ma'lum miqdordagi sariqlarni (lasan) rulon yoki yadroga izolyatsiya qilingan sim bilan o'rash natijasida hosil bo'ladi. Ushbu spiral induktiv spiral yoki induktor deb ataladi. Elektromagnit induktsiya printsipiga ko'ra, lasan va magnit maydon bir-biriga nisbatan harakat qilganda yoki spiral o'zgaruvchan tok orqali o'zgaruvchan magnit maydon hosil qilganda, dastlabki magnit maydonning o'zgarishiga qarshi turish uchun induktsiya qilingan kuchlanish hosil bo'ladi, va oqim o'zgarishini cheklashning bu xususiyati induktivlik deb ataladi.

Induktiv qiymat formulasi (1) formulaga o'xshaydi, bu magnit o'tkazuvchanlikka mutanosib, sarg'ish kvadrati N ga aylanadi va ekvivalent magnit zanjir tasavvurlar maydoni Ae ga teng bo'ladi va teng magnit zanjir uzunligiga teskari proportsionaldir . İndüktansning ko'p turlari mavjud, ularning har biri turli xil dasturlarga mos keladi; indüktans shakli, hajmi, o'rash usuli, burilish soni va oraliq magnit materialning turi bilan bog'liq.

图片1

(1)

Temir yadro shakliga qarab, indüktans toroidal, E yadro va tamburni o'z ichiga oladi; temir yadro materiallari jihatidan asosan keramika yadrosi va ikkita yumshoq magnit turlari mavjud. Ular ferrit va metall kukunlari. Tarkibga yoki qadoqlash uslubiga qarab simli o'ralgan, ko'p qavatli va qolipli bo'lib, sim o'ralgan holda yarim himoyalangan va magnit yopishqoqning yarmiga ega Qalqonli (yarim himoyalangan) va ekranlangan (ekranlangan) va boshqalar.

Induktor to'g'ridan-to'g'ri oqimdagi qisqa tutashuv kabi ishlaydi va o'zgaruvchan tokka yuqori impedans beradi. O'chirish, filtrlash, sozlash va energiyani tejash sxemalarida asosiy foydalanishga kiradi. Kommutator konvertorini qo'llashda induktor energiya saqlashning eng muhim komponenti bo'lib, chiqish voltajining to'lqinlanishini kamaytirish uchun chiqish kondensatori bilan past o'tkazgichli filtrni hosil qiladi, shuning uchun ham filtrlash funktsiyasida muhim rol o'ynaydi.

Ushbu maqola induktorlarning turli xil yadro materiallari va ularning xususiyatlarini, shuningdek induktorlarning ba'zi elektr xususiyatlarini elektronni loyihalash paytida induktorlarni tanlash uchun muhim baholash ma'lumotlari sifatida taqdim etadi. Amaliy misolda endüktans qiymatini qanday hisoblash va sotishda mavjud bo'lgan standart induktorni qanday tanlash kerakligi amaliy misollar orqali keltirilgan.

Asosiy material turi

Kommutatorli konvertorlarda ishlatiladigan induktorlar yuqori chastotali magnit komponentlardir. Markazdagi asosiy material induktorning impedans va chastota, indüktans qiymati va chastotasi yoki yadro to'yinganligi kabi xususiyatlariga eng ko'p ta'sir qiladi. Quyida bir nechta keng tarqalgan temir yadroli materiallarni taqqoslash va ularning to'yinganlik xususiyatlari quvvat induktorlarini tanlash uchun muhim ma'lumot sifatida keltirilgan:

1. Seramika yadrosi

Seramika yadrosi keng tarqalgan indüktans materiallaridan biridir. Bu asosan spiralni o'rashda ishlatiladigan qo'llab-quvvatlovchi tuzilishni ta'minlash uchun ishlatiladi. U "havo yadrosi induktori" deb ham ataladi. Amaldagi temir yadro juda past harorat koeffitsientiga ega bo'lgan magnit bo'lmagan material bo'lgani uchun, ish harorati oralig'ida indüktans qiymati juda barqaror. Shu bilan birga, magnit bo'lmagan vosita sifatida vosita sifatida indüktans juda past, bu quvvat konvertorlarini qo'llash uchun juda mos emas.

2. Ferrit

Umumiy yuqori chastotali induktorlarda ishlatiladigan ferrit yadro - bu nikel rux (NiZn) yoki marganets sink (MnZn) o'z ichiga olgan ferrit birikmasi bo'lib, u past koeffitsientli yumshoq magnit ferromagnit materialdir. 1-rasmda umumiy magnit yadroning histereziya egri chizig'i (BH tsikli) ko'rsatilgan. Magnit materialning majburlash kuchi HC, shuningdek, majburiy kuch deb ataladi, ya'ni magnit material magnitlangan to'yinganlikgacha magnitlanganida, uning magnitlanishi (magnitlanishi) nolga kamayadi, o'sha paytda kerakli magnit maydon kuchi. Majburiyatning pastligi demagnetizatsiyaga nisbatan past qarshilikni anglatadi va histerezning yo'qolishini ham anglatadi.

Marganets-rux va nikel-rux ferritlari nisbiy o'tkazuvchanligi nisbatan yuqori (mr), taxminan 1500-15000 va 100-1000 ga teng. Ularning yuqori magnit o'tkazuvchanligi temir yadrosini ma'lum hajmda yuqori qiladi. Induktivlik. Biroq, ahvolga tushgan narsa shundaki, uning toqatli to'yingan oqimi past bo'ladi va temir yadrosi to'yinganidan keyin magnit o'tkazuvchanligi keskin pasayadi. Temir yadrosi to'yingan bo'lsa, ferrit va chang temir yadrolarining magnit o'tkazuvchanligining pasayish tendentsiyasi uchun 4-rasmga qarang. Taqqoslash. Quvvat induktorlarida ishlatilganda asosiy magnit zanjirda havo bo'shlig'i qoladi, bu esa o'tkazuvchanlikni pasaytirishi, to'yinganlikni oldini olish va ko'proq energiya to'plashi mumkin; havo bo'shlig'iga qo'shilsa, ekvivalent nisbiy o'tkazuvchanlik taxminan 20 dan 200 gacha bo'lishi mumkin. Materialning yuqori qarshiligi quyqa oqimining yo'qotilishini kamaytirishi mumkinligi sababli, yo'qotish yuqori chastotalarda past bo'ladi va bu ko'proq mos keladi yuqori chastotali transformatorlar, EMI filtri induktorlari va quvvat konvertorlarining energiyani saqlash induktorlari. Ishlash chastotasi bo'yicha nikel-sink ferrit (> 1 MGts), marganets-sinkli ferrit esa past chastotalar (<2 MGts) diapazonlarga mos keladi.

图片2         1

Shakl 1. Magnit yadro histerizisi egri chizig'i (BR: remanans; BSAT: to'yingan magnit oqim zichligi)

3. Temir yadrosi

Kukunli temir yadrolari, shuningdek, yumshoq magnitlangan ferromagnit materiallardir. Ular turli xil materiallarning temir kukunlari qotishmalaridan yoki faqat temir kukunidan qilingan. Formulada zarracha o'lchamlari har xil bo'lgan magnit bo'lmagan materiallar mavjud, shuning uchun to'yinganlik egri chizig'i nisbatan yumshoq. Kukunli temir yadrosi asosan toroidaldir. 2-rasmda kukunli temir yadro va uning kesma ko'rinishi ko'rsatilgan.

Kukunli temir yadrolariga temir-nikel-molibden qotishmasi (MPP), sendust (Sendust), temir-nikel qotishmasi (yuqori oqim) va temir kukuni yadrosi (temir kukuni) kiradi. Turli xil tarkibiy qismlar tufayli uning xususiyatlari va narxi ham har xil, bu induktorlarni tanlashga ta'sir qiladi. Quyidagilar yuqorida aytib o'tilgan asosiy turlarni tanishtiradi va ularning xususiyatlarini taqqoslaydi:

A. Temir-nikel-molibden qotishmasi (MPP)

Fe-Ni-Mo qotishmasi MPP deb qisqartirilgan, bu molipermalloy kukunining qisqartmasi. Nisbatan o'tkazuvchanlik 14-500 ga yaqin, to'yingan magnit oqim zichligi esa 7500 gauss (Gauss) ga teng, bu ferritning to'yingan magnit oqimi zichligidan (4000-5000 gaussgacha) yuqori. Ko'pchilik tashqarida. MPP temirning eng kichik yo'qotilishiga ega va chang temir yadrolari orasida eng yaxshi harorat barqarorligiga ega. Tashqi doimiy oqim ISAT to'yingan oqimiga yetganda, indüktans qiymati keskin susaytirmasdan asta-sekin kamayadi. MPP yaxshi ishlashga ega, ammo yuqori narxga ega va odatda quvvat konvertorlari uchun quvvat induktori va EMI filtrlash sifatida ishlatiladi.

 

B. Sendust

Temir-kremniy-alyuminiy qotishma temir yadrosi temir, kremniy va alyuminiydan tashkil topgan qotishma temir yadrosi bo'lib, nisbiy magnit o'tkazuvchanligi taxminan 26 dan 125 gacha. Temirning yo'qotilishi temir kukuni yadrosi va MPP va temir-nikel qotishmasi o'rtasida . Doygunlik magnit oqimi zichligi MPP dan yuqori, taxminan 10500 Gauss. Haroratning barqarorligi va to'yinganlik oqimining xarakteristikalari MPP va temir-nikel qotishmasidan bir oz pastroq, ammo temir kukunli yadro va ferrit yadrodan yaxshiroqdir va nisbiy xarajatlar MPP va temir-nikel qotishmasidan arzonroqdir. U asosan EMI filtrlash, quvvat faktorini to'g'rilash (PFC) zanjirlarida va kommutatsion quvvat konvertorlarining quvvat induktorlarida qo'llaniladi.

 

C. temir-nikel qotishmasi (yuqori oqim)

Temir-nikel qotishma yadrosi temir va nikeldan tayyorlangan. Nisbatan magnit o'tkazuvchanligi taxminan 14-200 ga teng. Temirni yo'qotish va haroratning barqarorligi MPP va temir-kremniy-alyuminiy qotishmasi o'rtasida. Temir-nikel qotishma yadrosi eng yuqori to'yingan magnit oqim zichligiga ega, taxminan 15000 gauss va doimiy oqimning yuqori oqimlariga bardosh bera oladi va uning doimiy yon ta'siri ham yaxshiroqdir. Ilova doirasi: Faol quvvat koeffitsientini to'g'irlash, energiyani saqlash induktivligi, filtr induktivligi, flyback konvertorining yuqori chastotali transformatori va boshqalar.

 

D. temir kukuni

Temir kukunlari yadrosi bir-biridan izolyatsiya qilingan juda kichik zarrachalarga ega bo'lgan yuqori saflıkta temir kukunlari zarralaridan iborat. Ishlab chiqarish jarayoni uni taqsimlangan havo bo'shlig'iga ega qiladi. Halqa shaklidan tashqari, keng tarqalgan temir kukuni yadrosi shakllari ham E-tip va shtamplash turlariga ega. Temir kukunlari yadrosining nisbiy magnit o'tkazuvchanligi taxminan 10 dan 75 gacha, yuqori to'yingan magnit oqim zichligi esa taxminan 15000 gauss. Kukunli temir yadrolari orasida temir kukuni yadrosi eng yuqori temir yo'qotilishiga ega, ammo eng past narx.

3-rasmda TDK tomonidan ishlab chiqarilgan PC47 marganets-sink ferritining BH egri chiziqlari va MICROMETALS tomonidan ishlab chiqarilgan -52 va -2 chang temir yadrolari ko'rsatilgan; marganets-rux ferritining nisbiy magnit o'tkazuvchanligi changlangan temir yadrolariga qaraganda ancha yuqori va to'yingan Magnit oqim zichligi ham juda farq qiladi, ferrit 5000 gauss, temir kukun yadrosi esa 10000 gaussdan yuqori.

图片3   3

Shakl 3. Marganets-rux ferriti va har xil materiallarning temir kukunlari yadrolarining BH egri chizig'i

 

Xulosa qilib aytganda, temir yadroning to'yinganlik xususiyatlari boshqacha; to'yinganlik oqimi oshib ketgandan so'ng, ferrit yadrosining magnit o'tkazuvchanligi keskin pasayadi, temir kukuni yadrosi esa sekin pasayishi mumkin. 4-rasmda magnit o'tkazuvchanligi bir xil bo'lgan chang temir yadrosi va har xil magnit maydon kuchlari ostida havo oralig'i bo'lgan ferritning magnit o'tkazuvchanligi pasayish xususiyatlari ko'rsatilgan. Bu shuningdek ferrit yadrosining induktivligini tushuntiradi, chunki (1) tenglamadan ko'rinib turganidek, yadro to'yinganida o'tkazuvchanlik keskin pasayadi, bu ham induktivani keskin pasayishiga olib keladi; havo yadrosi taqsimlangan kukunli yadro bo'lsa, magnit o'tkazuvchanligi Temir yadrosi to'yinganida tezlik sekin pasayadi, shuning uchun indüktans yumshoqroq pasayadi, ya'ni doimiylikni yaxshi tomonga ta'sir qilish xususiyatlariga ega. Quvvat konvertorlarini qo'llashda ushbu xususiyat juda muhimdir; agar induktorning sekin to'yinganlik xususiyati yaxshi bo'lmasa, induktor oqimi to'yinganlik oqimiga ko'tariladi va indüktansning to'satdan pasayishi kommutatsiya kristalining oqim kuchlanishining keskin ko'tarilishiga olib keladi, bu esa zarar etkazishi oson.

图片3    4

Shakl 4. Kukunli temir yadrosi va ferrit temir yadrosining magnit o'tkazuvchanligi pasayishi xarakteristikalari har xil magnit maydon kuchlanishi ostida havo oralig'i bilan.

 

Induktorning elektr xususiyatlari va paket tuzilishi

Kommutator konvertorini loyihalashda va induktorni tanlashda indüktans qiymati L, impedans Z, o'zgaruvchan tok qarshiligi ACR va Q qiymati (sifat koeffitsienti), nominal tok IDC va ISAT va yadro yo'qolishi (yadro yo'qolishi) va boshqa muhim elektr ko'rsatkichlari ko'rib chiqilishi kerak. Bundan tashqari, induktorning qadoqlash tuzilishi magnit qochqinning kattaligiga ta'sir qiladi, bu esa EMIga ta'sir qiladi. Quyida induktorlarni tanlash uchun mulohazalar sifatida yuqorida ko'rsatilgan xususiyatlar alohida ko'rib chiqiladi.

1. Endüktans qiymati (L)

Induktorning indüktans qiymati elektronni loyihalashda eng muhim asosiy parametr hisoblanadi, ammo induktiv qiymat ish chastotasida barqaror yoki yo'qligini tekshirish kerak. Induktivaning nominal qiymati odatda 100 kHz yoki 1 MGts da doimiy tashqi qiyaliksiz o'lchanadi. Va ommaviy avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish imkoniyatini ta'minlash uchun induktorning tolerantligi odatda ± 20% (M) va ± 30% (N) ni tashkil qiladi. 5-rasm Ueyn Kerrning LCR o'lchagichi bilan o'lchangan Taiyo Yuden induktorining NR4018T220M induktiv chastotali xarakteristikasi grafigi. Rasmda ko'rsatilgandek, indüktans qiymatining egri chizig'i 5 MGts dan oldin nisbatan tekis bo'lib, indüktans qiymatini deyarli doimiy deb hisoblash mumkin. Parazitik sig'im va indüktans natijasida hosil bo'lgan rezonans tufayli yuqori chastotali diapazonda indüktans qiymati ortadi. Ushbu rezonans chastotasi odatda rezonans chastotasi (SRF) deb nomlanadi, bu odatda ish chastotasidan ancha yuqori bo'lishi kerak.

图片5  5

5-rasm, Taiyo Yuden NR4018T220M indüktans-chastota xarakteristikasini o'lchash diagrammasi

 

2. Empedans (Z)

6-rasmda ko'rsatilgandek, impedans diagrammasi turli chastotalarda indüktans ishlashidan ham ko'rish mumkin. Induktorning impedansi chastotaga (Z = 2πfL) taxminan proportsionaldir, shuning uchun chastota qancha yuqori bo'lsa, reaktans AC o'zgaruvchanlik qarshiligidan ancha katta bo'ladi, shuning uchun impedans sof indüktans kabi harakat qiladi (faza 90˚). Yuqori chastotalarda, parazitik sig'im ta'siri tufayli, impedansning o'z-o'zidan rezonans chastota nuqtasini ko'rish mumkin. Ushbu nuqtadan so'ng impedans tushadi va sig'imga aylanadi va faza asta-sekin -90 to ga o'zgaradi.

图片6  6

3. Q qiymati va o'zgaruvchan o'zgaruvchan qarshilik (ACR)

Induktivlik ta'rifidagi Q qiymati reaktansning qarshilikka nisbati, ya'ni (2) formulada bo'lgani kabi xayoliy qismning impedansning haqiqiy qismiga nisbati.

图片7

(2)

Bu erda XL - induktorning reaktivligi, va RL - induktorning o'zgaruvchan o'zgaruvchan qarshiligi.

Past chastota diapazonida o'zgaruvchan tokning qarshiligi induktivlik keltirib chiqaradigan reaktansdan kattaroqdir, shuning uchun uning Q qiymati juda past; chastota oshgani sayin reaktivlik (taxminan 2πfL) kattalashib boradi, hattoki teri effekti (teri effekti) va yaqinlik (yaqinlik effekti tufayli qarshilik bo'lsa ham) ta'sir katta va kattalashib boradi va Q qiymati chastota bilan baribir ortib boradi ; SRFga yaqinlashganda, induktiv reaktivlik asta-sekin sig'imli reaktans bilan qoplanadi va Q qiymati asta-sekin kichrayadi; SRF nolga aylanganda, chunki induktiv reaktans va kapasitiv reaktans butunlay yo'qoladi. 7-rasmda Q qiymati va NR4018T220M chastotasi o'rtasidagi bog'liqlik ko'rsatilgan va munosabatlar teskari qo'ng'iroq shaklida.

图片8  7

Shakl 7. Taiyo Yuden induktori NR4018T220M ning Q qiymati va chastotasi o'rtasidagi bog'liqlik

Induktivani qo'llash chastota diapazonida Q qiymati qanchalik baland bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi; bu uning reaktivligi o'zgaruvchan tokning qarshiligidan ancha katta ekanligini anglatadi. Umuman aytganda, eng yaxshi Q qiymati 40 dan yuqori, ya'ni induktorning sifati yaxshi. Ammo, odatda, shaharning yon tomoni oshgani sayin, indüktans qiymati kamayadi va Q qiymati ham kamayadi. Agar tekis emallangan sim yoki ko'p simli emallangan sim ishlatilsa, terining ta'sirini, ya'ni o'zgaruvchan tokning qarshiligini kamaytirish mumkin va induktorning Q qiymatini ham oshirish mumkin.

DCR doimiy qarshiligi odatda mis simning doimiy qarshiligi sifatida qaraladi va qarshilik simning diametri va uzunligiga qarab hisoblanishi mumkin. Shu bilan birga, past oqimli SMD induktorlarining aksariyati sarg'ish terminalida SMD mis qatlamini tayyorlash uchun ultratovushli payvandlashdan foydalanadi. Biroq, mis simning uzunligi uzoq bo'lmaganligi va qarshilik qiymati yuqori bo'lmaganligi sababli, payvandlash qarshiligi ko'pincha umumiy shahar qarshiligining katta qismini tashkil qiladi. Masalan, TDK ning simli SMD induktori CLF6045NIT-1R5Nni olsak, o'lchangan doimiy qarshilik 14,6mΩ, simning diametri va uzunligi bo'yicha hisoblangan doimiy qarshilik esa 12,1mΩ dir. Natijalar shuni ko'rsatadiki, bu payvandlash qarshiligi umumiy shahar qarshiligining taxminan 17% ni tashkil qiladi.

AC chidamliligi ACR teri ta'siriga va yaqinlik ta'siriga ega, bu ACR chastotasi bilan ko'payishiga olib keladi; umumiy indüktansni qo'llashda, o'zgaruvchan tokning tarkibiy qismi doimiy qismga qaraganda ancha past bo'lganligi sababli, ACR tomonidan kelib chiqadigan ta'sir aniq emas; ammo engil yukda, DC komponenti kamayganligi sababli, ACR tomonidan etkazilgan zararni e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi. Teri effekti shuni anglatadiki, o'zgaruvchan tok sharoitida o'tkazgich ichidagi oqim taqsimoti notekis va sim yuzasida kontsentratsiyalangan bo'lib, natijada ekvivalent simning tasavvurlar kesimi kamayadi va bu o'z navbatida simning ekvivalent qarshiligini oshiradi. chastota. Bunga qo'shimcha ravishda, simli o'rashda qo'shni simlar oqim tufayli magnit maydonlarning qo'shilishi va chiqarilishiga olib keladi, shuning uchun oqim simga ulashgan sirtda (yoki oqimning yo'nalishiga qarab eng uzoq sirtda) to'planadi. ), bu ham simni ekvivalenti ushlab turishiga olib keladi. Maydon kamayib, unga teng keladigan qarshilik kuchayishi hodisasi yaqinlik effekti deb ataladi; ko'p qatlamli sarg'ishning indüktans dasturida yaqinlik ta'siri yanada ravshanroq.

图片9  8

8-rasmda o'zgaruvchan tokning qarshiligi va simli SMD induktorining chastotasi NR4018T220M bilan bog'liqligi ko'rsatilgan. 1kHz chastotada qarshilik taxminan 360mΩ; 100kHzda qarshilik 775mΩ ga ko'tariladi; 10MHz da qarshilik qiymati 160Ω ga yaqin. Misning yo'qotilishini taxmin qilishda hisoblashda teri va yaqinlik ta'siridan kelib chiqadigan ACR ni hisobga olish va uni (3) formulaga o'zgartirish kerak.

4. Doygunlik oqimi (ISAT)

Doygunlik oqimi ISAT odatda induktivlik qiymati 10%, 30% yoki 40% susaytirganda belgilanadigan tok oqimidir. Havo oralig'i ferriti uchun, uning to'yinganlik oqimi xarakteristikasi juda tez bo'lgani uchun, 10% dan 40% gacha bo'lgan farq juda katta emas. 4-rasmga qarang. Ammo, agar u temir kukunli yadro bo'lsa (masalan, shtamplangan induktor), to'yinganlik egri chizig'i nisbatan yumshoqroq, 9-rasmda ko'rsatilgandek, indüktans susayishining 10% yoki 40% darajasida yonma oqim juda ko'p har xil, shuning uchun ikki turdagi temir yadrolari uchun to'yinganlik oqimi qiymati quyidagicha alohida ko'rib chiqiladi.

Havo oralig'i ferriti uchun ISATni elektron dasturlar uchun maksimal induktor oqimining yuqori chegarasi sifatida ishlatish oqilona. Ammo, agar u temir kukunli yadro bo'lsa, sekin to'yinganlik xususiyati tufayli, dastur zanjirining maksimal oqimi ISAT dan oshib ketgan taqdirda ham, hech qanday muammo bo'lmaydi. Shuning uchun, bu temir yadro xarakteristikasi konvertor dasturlarini almashtirish uchun eng mos keladi. Og'ir yuk ostida, induktorning indüktans qiymati past bo'lsa ham, 9-rasmda ko'rsatilgandek, oqim dalgalanma koeffitsienti yuqori, ammo hozirgi kondansatör oqimining bardoshligi yuqori, shuning uchun muammo bo'lmaydi. Engil yuk ostida induktorning induktiv qiymati kattaroqdir, bu induktorning to'lqinlanish oqimini kamaytirishga yordam beradi va shu bilan temir yo'qotilishini kamaytiradi. Shakl 9 TDK ning yarador ferrit SLF7055T1R5N va shtamplangan temir kukunli yadroli induktor SPM6530T1R5M ning to'yinganlik oqimi egri chizig'ini bir xil nominal indüktans qiymati bilan taqqoslaydi.

图片9   9

Shakl 9. Yarador ferrit va shtamplangan temir kukuni yadrosining indüktansning bir xil nominal qiymati ostida to'yinganlik oqimi egri chizig'i

5. Nominal oqim (IDC)

IDC qiymati - bu induktor harorati Tr˚C ga ko'tarilganda doimiy oqim. Xususiyatlar, shuningdek, uning DC qarshilik qiymatini 20C da RDC ni ko'rsatadi. Mis simining harorat koeffitsientiga ko'ra taxminan 3 930 ppm, Tr harorati ko'tarilganda uning qarshilik qiymati RDC_Tr = RDC (1 + 0.00393Tr), quvvat sarfi PCU = I2DCxRDC ga teng. Ushbu mis yo'qotilishi induktor yuzasida tarqaladi va induktorning issiqlik qarshiligi DTH ni hisoblash mumkin:

图片13(2)

2-jadval TDK VLS6045EX seriyasining ma'lumot varag'iga ishora qiladi (6.0 × 6.0 × 4.5mm) va haroratning 40˚C ko'tarilishidagi issiqlik qarshiligini hisoblab chiqadi. Shubhasiz, bir xil seriyali va o'lchamdagi induktorlar uchun bir xil sirt issiqlik tarqalish maydoni tufayli hisoblangan issiqlik qarshiligi deyarli bir xil; boshqacha qilib aytganda, har xil induktorlarning nominal tokini aniqlash mumkin. Induktorlarning har xil seriyalari (paketlari) har xil issiqlik qarshiligiga ega. 3-jadval TDK VLS6045EX seriyali (yarim himoyalangan) va SPM6530 seriyali (kalıplanmış) induktorlarning issiqlik qarshiligini taqqoslaydi. Issiqlik qarshiligi qanchalik katta bo'lsa, indüktans yuk oqimi orqali oqayotganida hosil bo'lgan harorat ko'tariladi; aks holda, pastki.

图片14  (2)

Jadval 2. VLS6045EX seriyali induktorlarning 40˚C harorat ko'tarilishidagi issiqlik qarshiligi

3-jadvaldan ko'rinib turibdiki, induktorlarning kattaligi o'xshash bo'lsa ham, shtamplangan induktorlarning issiqlik qarshiligi past, ya'ni issiqlik tarqalishi yaxshiroqdir.

图片15  (3)

Jadval 3. Turli xil paketli induktorlarning issiqlik qarshiligini taqqoslash.

 

6. Asosiy yo'qotish

Temirni yo'qotish deb ataladigan asosiy yo'qotish, asosan, oqim oqimining yo'qolishi va histerezisning yo'qolishi bilan bog'liq. Eddy oqimining yo'qolishi hajmi asosan yadro materialining "o'tkazilishi" osonligiga bog'liq; agar o'tkazuvchanlik yuqori bo'lsa, ya'ni rezistentlik past bo'lsa, girdob oqimining yo'qolishi yuqori bo'ladi va ferritning qarshiligi yuqori bo'lsa, oqim oqimining yo'qolishi nisbatan past bo'ladi. Eddy oqimining yo'qolishi ham chastota bilan bog'liq. Chastotani qanchalik baland bo'lsa, oqim oqimining yo'qolishi shunchalik katta bo'ladi. Shuning uchun yadro materiali yadroning to'g'ri ishlash chastotasini aniqlaydi. Umuman aytganda, temir kukunlari yadrosining ishlash chastotasi 1 MGts ga, ferritning ish chastotasi esa 10 MGts ga etishi mumkin. Agar ish chastotasi ushbu chastotadan oshib ketsa, oqim oqimining yo'qolishi tez o'sib boradi va temir yadrosi harorati ham oshadi. Biroq, temir yadroli materiallarning jadal rivojlanishi bilan ish chastotasi yuqori bo'lgan temir yadrolari burchak ostida bo'lishi kerak.

Yana bir temir yo'qotish - bu histerezning yo'qolishi, bu oqimning AC komponentining tebranish amplitudasi bilan bog'liq bo'lgan histerezis egri chizig'i bilan bog'liq maydonga mutanosib; AC tebranishi qanchalik katta bo'lsa, histerez yo'qolishi shuncha ko'p bo'ladi.

Induktorning ekvivalent zanjirida induktor bilan parallel ravishda bog'langan qarshilik ko'pincha temir yo'qotilishini ifodalash uchun ishlatiladi. Chastotasi SRF ga teng bo'lganda, induktiv reaktans va kapasitiv reaktans bekor qilinadi va ekvivalent reaktans nolga teng. Hozirgi vaqtda induktorning impedansi o'rash qarshiligi bilan ketma-ket temirni yo'qotish qarshiligiga teng va temirni yo'qotish qarshiligi o'rash qarshiligidan ancha katta, shuning uchun SRFdagi impedans temirning yo'qotish qarshiligiga teng. Misol uchun past kuchlanishli induktorni olsak, uning temirni yo'qotish qarshiligi taxminan 20kΩ ni tashkil qiladi. Agar induktorning har ikki uchidagi samarali qiymat kuchlanishi 5V deb taxmin qilinsa, uning temir yo'qotilishi taxminan 1,25 mVtni tashkil etadi, bu ham temirni yo'qotish qarshiligi qanchalik katta bo'lsa, shuncha yaxshi ekanligini ko'rsatadi.

7. Qalqonning tuzilishi

Ferrit induktorlarining qadoqlash tuzilmasi ekranlanmagan, magnit elim bilan yarim himoyalangan va ekranlangan bo'lib, ularning ikkalasida ham havo oralig'i sezilarli. Shubhasiz, havo bo'shlig'ida magnit oqish bo'ladi va eng yomon holatda u atrofdagi kichik signal zanjirlariga xalaqit beradi yoki yaqin atrofda magnit material bo'lsa, uning induktivligi ham o'zgaradi. Yana bir qadoqlash tuzilishi shtamplangan temir kukuni induktoridir. Induktor ichida bo'shliq bo'lmaganligi va o'rash tuzilishi qattiq bo'lganligi sababli magnit maydon tarqalishi muammosi nisbatan kichik. 10-rasm RTO 1004 osiloskopining FFT funktsiyasidan foydalanilgan bo'lib, shtamplangan induktorning yuqorisida va yon tomonida 3 mm gacha bo'lgan oqish magnit maydonining kattaligini o'lchash. 4-jadvalda har xil paketli struktura induktorlarining qochqin magnit maydonini taqqoslash keltirilgan. Ko'rinib turibdiki, ekranlanmagan induktorlar eng jiddiy magnit qochqinlarga ega; shtamplangan induktorlar eng kichik magnit oqishga ega bo'lib, eng yaxshi magnit ekranlash effektini ko'rsatmoqda. . Ushbu ikki strukturaning induktorlari magnit maydonining qochqinning kattaligidagi farq taxminan 14 barobar, bu taxminan 5 baravar.

10图片16

Shakl 10. Noqonuniy magnit maydonining kattaligi shtamplangan induktorning yuqorisida va yon tomonida 3 mm

图片17 (4)

Jadval 4. Turli xil paketli struktura induktorlarining magnit maydonini qochqinlarni taqqoslash

8. bog'lash

Ba'zi dasturlarda, ba'zida tenglikni doimiy konvertorlarining bir nechta to'plamlari mavjud bo'lib, ular odatda bir-birining yonida joylashgan bo'lib, ularga mos keladigan induktorlar ham bir-birining yonida joylashgan. Agar siz ekranlanmagan yoki yarim himoyalangan turini magnit elim bilan ishlatsangiz, induktorlar bir-biri bilan bog'lanib, EMI aralashuvini hosil qilishi mumkin. Shuning uchun induktorni qo'yishda avval induktorning qutblanishini belgilash va induktorning ichki qatlamining boshlanish va o'rash nuqtasini konvertorning kommutatsiya kuchlanishiga ulash tavsiya etiladi, masalan, buklagichning VSW, bu harakatlanuvchi nuqta. Chiqish terminali statik nuqta bo'lgan chiqish kondansatörüne ulangan; shuning uchun mis simli sarg'ish ma'lum darajada elektr maydonini himoya qiladi. Multipleksorning simli joylashuvida indüktans polaritesini aniqlash o'zaro indüktansın kattaligini aniqlashga va kutilmagan EMI muammolarini oldini olishga yordam beradi.

Ilovalar:

Oldingi bobda induktorning asosiy materiali, paket tuzilishi va muhim elektr xususiyatlari muhokama qilingan. Ushbu bobda konvertorning tegishli indüktans qiymatini qanday tanlash kerakligi va savdo sifatida mavjud bo'lgan induktorni tanlash uchun qanday fikrlar bayon etilgan.

Tenglama (5) da ko'rsatilgandek, induktor qiymati va konvertorning kommutatsiya chastotasi induktorning to'lqinlanish oqimiga (ΔiL) ta'sir qiladi. İndüktör dalgalanma oqimi chiqish kondansatöründen o'tadi va chiqish kondansatörünün dalgalanma oqimiga ta'sir qiladi. Shuning uchun, bu chiqish kondansatörünün tanlanishiga ta'sir qiladi va chiqish voltajının dalgalanma hajmiga ta'sir qiladi. Bundan tashqari, indüktans qiymati va chiqish sig'imi qiymati tizimning qayta aloqa dizayni va yukning dinamik ta'siriga ta'sir qiladi. Kattaroq indüktans qiymatini tanlash kondansatörde kamroq oqim kuchiga ega va shuningdek, chiqish voltajının dalgalanmasını kamaytirish uchun foydalidir va ko'proq energiya to'plashi mumkin. Biroq, kattaroq indüktans qiymati katta hajmni, ya'ni yuqori narxni ko'rsatadi. Shuning uchun konvertorni loyihalashda indüktans qiymatining dizayni juda muhimdir.

图片18        (5)

Formuladan (5) ko'rinib turibdiki, kirish voltaji va chiqish voltaji orasidagi bo'shliq kattaroq bo'lsa, induktor dalgalanma oqimi ko'proq bo'ladi, bu induktor konstruktsiyasining eng yomon holatidir. Boshqa induktiv tahlil bilan birgalikda, pastga tushadigan konvertorning indüktans dizayni nuqtasi odatda maksimal kirish voltaji va to'liq yuk sharoitida tanlanishi kerak.

Induktiv qiymatni loyihalashda induktor dalgalanma oqimi va induktor kattaligi o'rtasida o'zaro hisob-kitob qilish kerak va bu erda (6) formulada bo'lgani kabi dalgalanma oqimi koeffitsienti (to'lqin oqim koeffitsienti; γ) aniqlanadi.

图片19(6)

(6) formulani (5) formulaga almashtirib, indüktans qiymatini (7) formulada ifodalash mumkin.

图片20  (7)

Formulaga (7) ko'ra, kirish va chiqish voltaji o'rtasidagi farq katta bo'lganda, γ qiymati kattaroq tanlanishi mumkin; aksincha, kirish va chiqish voltaji yaqinroq bo'lsa,, qiymati dizayni kichikroq bo'lishi kerak. An'anaviy dizayn tajribasi qiymatiga ko'ra, induktor dalgalanma oqimi va kattaligi o'rtasida tanlov qilish uchun, γ odatda 0,2 dan 0,5 gacha. Quyida induktivlikni hisoblash va savdo sifatida mavjud bo'lgan induktorlarni tanlashni namoyish qilish uchun RT7276-ni misol sifatida keltiramiz.

Dizayn namunasi: RT7276 kengaytirilgan doimiy vaqtida ishlab chiqilgan (Advanced Constant On-Time; ACOTTM) sinxron rektifikatsiya pastga tushirish konvertori, uning o'tish chastotasi 700 kHz, kirish kuchlanishi 4,5V dan 18V gacha, chiqish quvvati esa 1,05V . To'liq yuk oqimi 3A. Yuqorida aytib o'tilganidek, indüktans qiymati maksimal kirish voltaji 18V va 3A to'liq yuk sharoitida ishlab chiqilishi kerak, b ning qiymati 0,35 sifatida qabul qilinadi va yuqoridagi qiymat (7) tenglamaga, indüktansga almashtiriladi qiymati

图片21

 

An'anaviy nominal indüktans qiymati 1,5 µH bo'lgan induktordan foydalaning. Induktor dalgalanma oqimini quyidagicha hisoblash uchun (5) formulani almashtiring.

图片22

Shuning uchun induktorning eng yuqori oqimi

图片23

Va induktor oqimining (IRMS) samarali qiymati

图片24

Induktor dalgalanma komponenti kichik bo'lgani uchun induktor oqimining samarali qiymati asosan uning doimiy qismidir va ushbu samarali qiymat IDC induktor nominal tokini tanlash uchun asos bo'lib xizmat qiladi. 80% pasayish (pasayish) dizayni bilan indüktans talablari quyidagilardir:

 

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

 

5-jadvalda har xil TDK seriyasining mavjud o'lchamlari o'xshash, ammo paket tuzilishi bo'yicha har xil induktorlar keltirilgan. Jadvaldan ko'rinib turibdiki, shtamplangan induktorning to'yingan oqimi va nominal oqimi (SPM6530T-1R5M) katta, issiqlik qarshiligi esa kichik va issiqlik tarqalishi yaxshi. Bundan tashqari, oldingi bobdagi muhokamaga ko'ra, shtamplangan induktorning yadro moddasi temir kukunli yadrodir, shuning uchun u yarim himoyalangan (VLS6045EX-1R5N) va ekranlangan (SLF7055T-1R5N) induktorlarning ferrit yadrosi bilan taqqoslanadi magnit elim bilan. , DC ning yaxshi tomonga ta'sir qilish xususiyatlariga ega. 11-rasmda RT7276 rivojlangan doimiy doimiy sinxron rektifikatsiya pastga tushirish konvertoriga qo'llaniladigan turli induktorlarning samaradorligini taqqoslash ko'rsatilgan. Natijalar shuni ko'rsatadiki, uchtasi o'rtasidagi samaradorlik farqi unchalik katta emas. Agar siz issiqlik tarqalishini, doimiy oqimning xarakteristikasini va magnit maydon tarqalishining muammolarini ko'rib chiqsangiz, SPM6530T-1R5M induktorlaridan foydalanish tavsiya etiladi.

图片25(5)

Jadval 5. Turli xil TDK induktivlarini taqqoslash

图片26 11

Shakl 11. Konverter samaradorligini turli induktorlar bilan taqqoslash

Agar siz bir xil paket tuzilishini va indüktans qiymatini tanlasangiz, lekin kichikroq o'lchamdagi induktorlar, masalan, SPM4015T-1R5M (4.4 × 4.1 × 1.5mm), garchi uning hajmi kichik bo'lsa ham, DC qarshilik RDC (44.5mΩ) va issiqlik qarshiligi TH ( 51˚C) / V) kattaroq. Xuddi shu texnik xususiyatlarga ega konvertorlar uchun induktor tomonidan toqat qilinadigan oqimning samarali qiymati ham bir xil bo'ladi. Shubhasiz, shahar qarshiligi og'ir yuk ostida samaradorlikni pasaytiradi. Bundan tashqari, katta issiqlik qarshiligi yomon issiqlik tarqalishini anglatadi. Shu sababli, induktorni tanlashda nafaqat kichraytirilgan hajmning afzalliklarini hisobga olish, balki unga hamroh bo'ladigan kamchiliklarni baholash kerak.

 

Yakunida

İndüktans - bu quvvatni konvertorni almashtirishda tez-tez ishlatiladigan passiv tarkibiy qismlardan biri bo'lib, u energiyani saqlash va filtrlash uchun ishlatilishi mumkin. Biroq, elektronni loyihalashda nafaqat indüktans qiymatiga e'tibor berish kerak, balki boshqa parametrlar, shu jumladan o'zgaruvchan tokning qarshiligi va Q qiymati, oqim bardoshligi, temir yadrosi bilan to'yinganligi va paket tuzilishi va boshqalar. induktorni tanlashda e'tiborga oling. . Ushbu parametrlar odatda asosiy material, ishlab chiqarish jarayoni va hajmi va narxi bilan bog'liq. Shuning uchun, ushbu maqola turli xil temir yadro materiallarining xususiyatlarini va elektr ta'minoti dizayni uchun mos keladigan indüktansni qanday tanlashni taqdim etadi.

 


Xabar vaqti: 15-20-iyun-iyun