habari

Muhtasari

Viingilizi ni vipengele muhimu sana katika kubadilisha vigeuzi, kama vile uhifadhi wa nishati na vichungi vya nguvu. Kuna aina nyingi za inductors, kama vile kwa matumizi tofauti (kutoka kwa mzunguko wa chini hadi mzunguko wa juu), au nyenzo tofauti za msingi zinazoathiri sifa za indukta, na kadhalika. Inductors kutumika katika kubadilisha converters ni high-frequency magnetic vipengele. Hata hivyo, kutokana na mambo mbalimbali kama vile vifaa, hali ya uendeshaji (kama vile voltage na ya sasa), na hali ya joto iliyoko, sifa na nadharia zinazowasilishwa ni tofauti kabisa. Kwa hiyo, katika muundo wa mzunguko, pamoja na parameter ya msingi ya thamani ya inductance, uhusiano kati ya impedance ya inductor na upinzani wa AC na mzunguko, hasara ya msingi na sifa za sasa za kueneza, nk lazima bado zizingatiwe. Makala haya yatatambulisha nyenzo kadhaa muhimu za msingi za indukta na sifa zake, na pia kuwaongoza wahandisi wa nguvu kuchagua viingilizi vya kawaida vinavyopatikana kibiashara.

Dibaji

Inductor ni sehemu ya induction ya sumakuumeme, ambayo huundwa kwa kupiga idadi fulani ya coil (coil) kwenye bobbin au msingi na waya ya maboksi. Coil hii inaitwa coil inductance au Inductor. Kulingana na kanuni ya induction ya sumakuumeme, wakati coil na uwanja wa sumaku vinaposonga kuhusiana na kila mmoja, au coil inazalisha uwanja wa sumaku unaopishana kupitia mkondo unaopishana, voltage inayosababishwa itatolewa ili kupinga mabadiliko ya uwanja wa asili wa sumaku. na tabia hii ya kuzuia mabadiliko ya sasa inaitwa inductance.

Fomula ya thamani ya kupenyeza ni kama fomula (1), ambayo ni sawia na upenyezaji wa sumaku, mraba wa vilima zamu N, na saketi sawa ya sumaku inayovuka sehemu ya Ae, na inawiana kinyume na urefu sawa wa mzunguko wa sumaku le. . Kuna aina nyingi za inductance, kila moja yanafaa kwa ajili ya maombi tofauti; inductance inahusiana na sura, saizi, njia ya vilima, idadi ya zamu, na aina ya nyenzo za sumaku za kati.

(1)

Kulingana na sura ya msingi wa chuma, inductance inajumuisha toroidal, msingi wa E na ngoma; kwa upande wa nyenzo za msingi wa chuma, kuna msingi wa kauri na aina mbili za sumaku laini. Wao ni ferrite na poda ya metali. Kulingana na muundo au njia ya ufungaji, kuna jeraha la waya, safu nyingi, na molded, na jeraha ya waya ina mashirika yasiyo ya ngao na nusu ya gundi magnetic Shielded (nusu ngao) na ngao (shielded), nk.

Inductor hufanya kama mzunguko mfupi katika mkondo wa moja kwa moja, na inatoa kizuizi cha juu kwa mkondo wa kubadilisha. Matumizi ya kimsingi katika saketi ni pamoja na kukaba, kuchuja, kurekebisha, na kuhifadhi nishati. Katika utumizi wa kibadilishaji kibadilishaji, kiindukta ni sehemu muhimu zaidi ya uhifadhi wa nishati, na huunda kichujio cha kupitisha chini na capacitor ya pato ili kupunguza ripple ya voltage ya pato, kwa hiyo pia ina jukumu muhimu katika kazi ya kuchuja.

Kifungu hiki kitaanzisha nyenzo mbalimbali za msingi za inductors na sifa zao, pamoja na baadhi ya sifa za umeme za inductors, kama kumbukumbu muhimu ya tathmini ya kuchagua inductors wakati wa kubuni mzunguko. Katika mfano wa maombi, jinsi ya kuhesabu thamani ya inductance na jinsi ya kuchagua inductor ya kawaida inayopatikana kibiashara itaanzishwa kupitia mifano ya vitendo.

Aina ya nyenzo za msingi

Inductors kutumika katika kubadilisha converters ni high-frequency magnetic vipengele. Nyenzo ya msingi iliyo katikati huathiri zaidi sifa za kiindukta, kama vile kizuizi na marudio, thamani ya uingizaji hewa na marudio, au sifa za msingi za kueneza. Ifuatayo itaanzisha ulinganisho wa nyenzo kadhaa za kawaida za msingi wa chuma na sifa zao za kueneza kama marejeleo muhimu ya kuchagua viingilizi vya nguvu:

1. Msingi wa keramik

Msingi wa keramik ni moja ya vifaa vya kawaida vya inductance. Inatumiwa hasa kutoa muundo unaounga mkono unaotumiwa wakati wa kupiga coil. Pia inaitwa "inductor ya msingi wa hewa". Kwa sababu msingi wa chuma unaotumiwa ni nyenzo zisizo za sumaku na mgawo wa joto la chini sana, thamani ya inductance ni imara sana katika safu ya joto ya uendeshaji. Walakini, kwa sababu ya nyenzo zisizo za sumaku kama za kati, inductance ni ya chini sana, ambayo haifai sana kwa matumizi ya vibadilishaji nguvu.

2. Ferrite

Kiini cha ferrite kinachotumiwa kwa jumla kidukta cha masafa ya juu ni kiambata cha feri kilicho na zinki ya nikeli (NiZn) au zinki ya manganese (MnZn), ambayo ni nyenzo laini ya sumakuumeme ya ferromagnetic yenye nguvu kidogo. Mchoro wa 1 unaonyesha mkunjo wa hysteresis (kitanzi cha BH) cha msingi wa sumaku wa jumla. Nguvu ya kulazimisha HC ya nyenzo ya sumaku pia inaitwa nguvu ya kulazimisha, ambayo inamaanisha kuwa wakati nyenzo za sumaku zimetiwa sumaku hadi kueneza kwa sumaku, usumaku wake (magnetization) hupunguzwa hadi sifuri Nguvu ya shamba la sumaku inayohitajika wakati huo. Ushuru wa chini unamaanisha upinzani mdogo kwa demagnetization na pia inamaanisha upotezaji wa chini wa hysteresis.

Feri za manganese-zinki na nikeli-zinki zina upenyezaji wa juu wa jamaa (μr), karibu 1500-15000 na 100-1000, mtawaliwa. Upenyezaji wao wa juu wa sumaku hufanya msingi wa chuma kuwa juu kwa kiasi fulani. Inductance. Hata hivyo, hasara ni kwamba sasa kueneza kwake kwa uvumilivu ni chini, na mara tu msingi wa chuma umejaa, upenyezaji wa magnetic utashuka kwa kasi. Rejelea Mchoro wa 4 kwa mwelekeo unaopungua wa upenyezaji wa sumaku wa feri na chembe za chuma za unga wakati msingi wa chuma umejaa. Kulinganisha. Inapotumiwa katika inductors za nguvu, pengo la hewa litaachwa katika mzunguko mkuu wa magnetic, ambayo inaweza kupunguza upenyezaji, kuepuka kueneza na kuhifadhi nishati zaidi; wakati pengo la hewa linajumuishwa, upenyezaji sawa wa jamaa unaweza kuwa karibu 20- Kati ya 200. Kwa kuwa upinzani wa juu wa nyenzo yenyewe unaweza kupunguza hasara inayosababishwa na sasa ya eddy, hasara ni ya chini kwa masafa ya juu, na inafaa zaidi kwa transfoma ya juu-frequency, inductors filter EMI na inductors kuhifadhi nishati ya converters nguvu. Kwa upande wa mzunguko wa uendeshaji, feri ya nickel-zinki inafaa kwa matumizi (> 1 MHz), wakati ferrite ya manganese-zinki inafaa kwa bendi za chini za mzunguko (<2 MHz).

1

Mchoro wa 1. Mviringo wa hysteresis wa msingi wa sumaku (BR: remanence; BSAT: kueneza msongamano wa sumaku)

3. Msingi wa chuma wa unga

Viini vya chuma vya unga pia ni nyenzo za ferromagnetic laini-sumaku. Wao hufanywa kwa aloi za poda za chuma za vifaa tofauti au poda ya chuma tu. Fomula ina vifaa visivyo na sumaku na saizi tofauti za chembe, kwa hivyo curve ya kueneza ni laini. Msingi wa chuma wa unga ni wa toroidal. Mchoro wa 2 unaonyesha kiini cha chuma cha unga na mtazamo wake wa sehemu-mtambuka.

Viini vya chuma vya kawaida ni pamoja na aloi ya chuma-nikeli-molybdenum (MPP), sendust (Sendust), aloi ya nikeli ya chuma (high flux) na msingi wa poda ya chuma (poda ya chuma). Kwa sababu ya vipengele tofauti, sifa zake na bei pia ni tofauti, ambayo huathiri uchaguzi wa inductors. Ifuatayo itatambulisha aina za msingi zilizotajwa hapo juu na kulinganisha sifa zao:

A. Aloi ya chuma-nikeli-molybdenum (MPP)

Aloi ya Fe-Ni-Mo imefupishwa kama MPP, ambayo ni kifupi cha poda ya molypermalloy. Upenyezaji wa jamaa ni takriban 14-500, na msongamano wa kueneza kwa flux ya sumaku ni takriban 7500 Gauss (Gauss), ambayo ni kubwa kuliko msongamano wa kueneza wa sumaku ya ferrite (kuhusu 4000-5000 Gauss). Wengi nje. MPP ina hasara ndogo zaidi ya chuma na ina uthabiti bora wa halijoto kati ya viini vya chuma vya unga. Mkondo wa DC wa nje unapofikia kiwango cha sasa cha kueneza kwa ISAT, thamani ya uingizaji hewa hupungua polepole bila kupunguzwa kwa ghafla. MPP ina utendakazi bora lakini gharama ya juu, na kwa kawaida hutumiwa kama kibadilishaji nguvu na kichujio cha EMI kwa vibadilishaji nguvu.

B. Sendust

Kiini cha aloi ya chuma-silicon-alumini ni msingi wa chuma wa aloi unaojumuisha chuma, silicon, na alumini, na upenyezaji wa sumaku wa takriban 26 hadi 125. Upotevu wa chuma ni kati ya msingi wa unga wa chuma na MPP na aloi ya nikeli ya chuma. . Msongamano wa sumaku wa kueneza ni wa juu kuliko MPP, takriban 10500 Gauss. Utulivu wa joto na sifa za sasa za kueneza ni duni kidogo kwa MPP na aloi ya nikeli ya chuma, lakini bora zaidi kuliko msingi wa poda ya chuma na msingi wa ferrite, na gharama ya jamaa ni nafuu zaidi kuliko MPP na aloi ya nikeli ya chuma. Inatumika zaidi katika uchujaji wa EMI, saketi za urekebishaji sababu ya nguvu (PFC) na viingilizi vya nguvu vya kubadilisha vigeuzi vya nguvu.

C. Aloi ya nikeli ya chuma (flux ya juu)

Aloi ya chuma-nickel msingi ni ya chuma na nikeli. Upenyezaji wa sumaku wa jamaa ni karibu 14-200. Upotevu wa chuma na utulivu wa joto ni kati ya MPP na aloi ya chuma-silicon-alumini. Aloi ya aloi ya chuma-nikeli ina msongamano wa juu zaidi wa kueneza kwa sumaku, takriban Gauss 15,000, na inaweza kuhimili mikondo ya juu ya upendeleo wa DC, na sifa zake za upendeleo wa DC pia ni bora zaidi. Upeo wa programu: Marekebisho ya kipengele cha nguvu kinachotumika, uingizaji wa uhifadhi wa nishati, uingizaji wa kichujio, kibadilishaji cha masafa ya juu cha kigeuzi cha flyback, nk.

D. Poda ya chuma

Msingi wa poda ya chuma hutengenezwa kwa chembe za poda za chuma za usafi wa juu na chembe ndogo sana ambazo zimetengwa kutoka kwa kila mmoja. Mchakato wa utengenezaji hufanya iwe na pengo la hewa iliyosambazwa. Mbali na umbo la pete, maumbo ya msingi ya poda ya chuma pia yana aina ya E na aina za kukanyaga. Upenyezaji wa sumaku wa msingi wa poda ya chuma ni kama 10 hadi 75, na msongamano wa juu wa kueneza kwa sumaku ni takriban 15000 Gauss. Kati ya viini vya chuma vya unga, msingi wa unga wa chuma una upotezaji wa juu zaidi wa chuma lakini gharama ya chini zaidi.

Kielelezo cha 3 kinaonyesha mikunjo ya BH ya feri ya PC47 ya manganese-zinki iliyotengenezwa na TDK na viini vya chuma vya unga -52 na -2 vinavyotengenezwa na MICROMETALS; upenyezaji wa sumaku wa manganese-zinki ni kubwa zaidi kuliko ule wa chembe za chuma za unga na umejaa wiani wa flux ya sumaku pia ni tofauti sana, ferrite ni karibu 5000 Gauss na msingi wa poda ya chuma ni zaidi ya 10000 Gauss.

3

Mchoro 3. Mviringo wa BH wa feri ya manganese-zinki na viini vya unga wa chuma vya nyenzo tofauti.

Kwa muhtasari, sifa za kueneza kwa msingi wa chuma ni tofauti; mara moja ya sasa ya kueneza inapozidi, upenyezaji wa magnetic wa msingi wa ferrite utashuka kwa kasi, wakati msingi wa poda ya chuma unaweza kupungua polepole. Mchoro wa 4 unaonyesha sifa za kushuka kwa upenyezaji wa sumaku wa msingi wa chuma wa unga na upenyezaji sawa wa sumaku na feri yenye mwango wa hewa chini ya nguvu tofauti za uga wa sumaku. Hii pia inaelezea inductance ya msingi wa ferrite, kwa sababu upenyezaji hupungua kwa kasi wakati msingi umejaa, kama inavyoonekana kutoka kwa equation (1), pia husababisha inductance kushuka kwa kasi; wakati msingi wa poda na pengo la hewa iliyosambazwa, upenyezaji wa sumaku Kiwango hupungua polepole wakati msingi wa chuma umejaa, kwa hivyo inductance inapungua kwa upole zaidi, ambayo ni, ina sifa bora za upendeleo wa DC. Katika matumizi ya waongofu wa nguvu, tabia hii ni muhimu sana; ikiwa tabia ya kueneza polepole ya inductor si nzuri, sasa inductor inaongezeka kwa sasa ya kueneza, na kushuka kwa ghafla kwa inductance itasababisha mkazo wa sasa wa kioo cha kubadili kuongezeka kwa kasi, ambayo ni rahisi kusababisha uharibifu.

4

Mchoro 4. Tabia za kushuka kwa upenyezaji wa sumaku za msingi wa chuma wa unga na msingi wa chuma wa ferrite na pengo la hewa chini ya nguvu tofauti za uwanja wa sumaku.

Inductor sifa za umeme na muundo wa mfuko

Wakati wa kubuni kigeuzi cha kubadili na kuchagua kiingiza, thamani ya inductance L, impedance Z, upinzani wa AC ACR na thamani ya Q (sababu ya ubora), IDC iliyopimwa sasa na ISAT, na hasara ya msingi (hasara ya msingi) na sifa nyingine muhimu za umeme zote ni Lazima. kuzingatiwa. Kwa kuongeza, muundo wa ufungaji wa inductor utaathiri ukubwa wa uvujaji wa magnetic, ambayo kwa upande huathiri EMI. Ifuatayo itajadili sifa zilizotajwa hapo juu kando kama mazingatio ya kuchagua viingilizi.

1. Thamani ya uingizaji (L)

Thamani ya inductance ya inductor ni parameter muhimu zaidi ya msingi katika muundo wa mzunguko, lakini lazima iangaliwe ikiwa thamani ya inductance ni imara katika mzunguko wa uendeshaji. Thamani ya jina la inductance kawaida hupimwa kwa 100 kHz au 1 MHz bila upendeleo wa nje wa DC. Na ili kuhakikisha uwezekano wa uzalishaji wa wingi wa kiotomatiki, uvumilivu wa inductor kawaida ni ± 20% (M) na ± 30% (N). Kielelezo cha 5 ni grafu ya sifa ya upenyezaji-frequency ya Taiyo Yuden indukta NR4018T220M iliyopimwa kwa mita ya LCR ya Wayne Kerr. Kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro, mduara wa thamani ya upenyezaji ni bapa kwa kiasi kabla ya 5 MHz, na thamani ya inductance inaweza karibu kuzingatiwa kama isiyobadilika. Katika bendi ya juu ya mzunguko kutokana na resonance inayotokana na capacitance ya vimelea na inductance, thamani ya inductance itaongezeka. Mzunguko huu wa resonance huitwa frequency self-resonant (SRF), ambayo kwa kawaida inahitaji kuwa ya juu zaidi kuliko mzunguko wa uendeshaji.

5

Mchoro wa 5, Taiyo Yuden NR4018T220M mchoro wa kipimo cha sifa ya upitishaji-frequency

2. Uzuiaji (Z)

Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro wa 6, mchoro wa kizuizi unaweza pia kuonekana kutoka kwa utendaji wa inductance katika masafa tofauti. Uzuiaji wa kiindukta ni takriban sawia na masafa (Z=2πfL), kwa hivyo kadiri masafa ya juu, mwitikio utakuwa mkubwa zaidi kuliko ukinzani wa AC, kwa hivyo kizuizi kinakuwa kama kipenyo safi (awamu ni 90˚). Katika masafa ya juu, kutokana na athari ya uwezo wa vimelea, hatua ya mzunguko wa kujitegemea ya impedance inaweza kuonekana. Baada ya hatua hii, impedance inashuka na inakuwa capacitive, na awamu inabadilika hatua kwa hatua hadi -90 ˚.

6

3. Thamani ya Q na upinzani wa AC (ACR)

Thamani ya Q katika ufafanuzi wa inductance ni uwiano wa majibu kwa upinzani, yaani, uwiano wa sehemu ya kufikiria na sehemu halisi ya impedance, kama katika formula (2).

(2)

Ambapo XL ni majibu ya inductor, na RL ni upinzani wa AC wa inductor.

Katika safu ya chini ya mzunguko, upinzani wa AC ni mkubwa zaidi kuliko majibu yanayosababishwa na inductance, hivyo thamani yake ya Q ni ya chini sana; kadiri masafa yanavyoongezeka, mwitikio (takriban 2πfL) unakuwa mkubwa na mkubwa, hata kama ukinzani kutokana na athari ya ngozi (athari ya ngozi) na athari ya ukaribu (ukaribu) Athari inakuwa kubwa na kubwa, na thamani ya Q bado huongezeka kwa marudio. ; inapokaribia SRF, majibu ya kufata hupunguzwa hatua kwa hatua na majibu ya capacitive, na thamani ya Q hatua kwa hatua inakuwa ndogo; wakati SRF inakuwa sifuri, kwa sababu mwitikio kwa kufata neno na mwitikio wa capacitive ni kutoweka sawa kabisa. Mchoro wa 7 unaonyesha uhusiano kati ya thamani ya Q na marudio ya NR4018T220M, na uhusiano uko katika umbo la kengele iliyogeuzwa.

7

Mchoro 7. Uhusiano kati ya thamani ya Q na marudio ya Taiyo Yuden inductor NR4018T220M

Katika bendi ya mzunguko wa maombi ya inductance, juu ya thamani ya Q, bora zaidi; ina maana kwamba mwitikio wake ni mkubwa zaidi kuliko upinzani wa AC. Kwa ujumla, thamani bora ya Q ni zaidi ya 40, ambayo ina maana kwamba ubora wa indukta ni nzuri. Hata hivyo, kwa ujumla jinsi upendeleo wa DC unavyoongezeka, thamani ya uingizaji itapungua na thamani ya Q pia itapungua. Ikiwa waya ya enameled ya gorofa au waya yenye enameled yenye nyuzi nyingi hutumiwa, athari ya ngozi, yaani, upinzani wa AC, inaweza kupunguzwa, na thamani ya Q ya inductor pia inaweza kuongezeka.

Upinzani wa DC DCR kwa ujumla unachukuliwa kuwa upinzani wa DC wa waya wa shaba, na upinzani unaweza kuhesabiwa kulingana na kipenyo cha waya na urefu. Hata hivyo, inductors nyingi za chini za sasa za SMD zitatumia kulehemu kwa ultrasonic kutengeneza karatasi ya shaba ya SMD kwenye terminal ya vilima. Hata hivyo, kwa sababu waya wa shaba si mrefu kwa urefu na thamani ya upinzani si ya juu, upinzani wa kulehemu mara nyingi huchangia sehemu kubwa ya upinzani wa jumla wa DC. Kwa kuchukua kiashiria cha SMD cha jeraha la waya la TDK kama mfano CLF6045NIT-1R5N kama mfano, upinzani uliopimwa wa DC ni 14.6mΩ, na upinzani wa DC unaokokotolewa kulingana na kipenyo na urefu wa waya ni 12.1mΩ. Matokeo yanaonyesha kuwa upinzani huu wa kulehemu huchangia karibu 17% ya upinzani wa jumla wa DC.

Upinzani wa AC ACR ina athari ya ngozi na athari ya ukaribu, ambayo itasababisha ACR kuongezeka kwa mzunguko; katika matumizi ya inductance ya jumla, kwa sababu sehemu ya AC ni ya chini sana kuliko sehemu ya DC, ushawishi unaosababishwa na ACR sio dhahiri; lakini kwa mzigo mwepesi, Kwa sababu sehemu ya DC imepunguzwa, hasara inayosababishwa na ACR haiwezi kupuuzwa. Athari ya ngozi inamaanisha kuwa chini ya hali ya AC, usambazaji wa sasa ndani ya kondakta haufanani na kujilimbikizia juu ya uso wa waya, na kusababisha kupunguzwa kwa eneo la sehemu ya waya sawa, ambayo kwa upande huongeza upinzani sawa wa waya. masafa. Kwa kuongeza, katika upepo wa waya, waya za karibu zitasababisha kuongezwa na kuondolewa kwa mashamba ya sumaku kutokana na sasa, ili sasa iko kwenye uso ulio karibu na waya (au uso wa mbali zaidi, kulingana na mwelekeo wa sasa. ), ambayo pia husababisha kukataza kwa waya sawa. Jambo ambalo eneo hilo hupungua na upinzani sawa huongezeka ni kinachojulikana athari ya ukaribu; katika matumizi ya inductance ya vilima vya multilayer, athari ya ukaribu ni dhahiri zaidi.

8

Mchoro wa 8 unaonyesha uhusiano kati ya upinzani wa AC na mzunguko wa inductor ya SMD ya jeraha la waya NR4018T220M. Kwa mzunguko wa 1kHz, upinzani ni kuhusu 360mΩ; saa 100kHz, upinzani huongezeka hadi 775mΩ; saa 10MHz, thamani ya upinzani iko karibu na 160Ω. Wakati wa kukadiria upotevu wa shaba, hesabu lazima izingatie ACR inayosababishwa na ngozi na athari za ukaribu, na irekebishe kuwa fomula (3).

4. Mkondo wa kueneza (ISAT)

Uenezaji wa sasa wa ISAT kwa ujumla ni upendeleo unaowekwa alama wakati thamani ya uingizaji hewa inapunguzwa kama vile 10%, 30%, au 40%. Kwa ferrite ya pengo la hewa, kwa sababu tabia yake ya sasa ya kueneza ni ya haraka sana, hakuna tofauti kubwa kati ya 10% na 40%. Rejelea Mchoro 4. Hata hivyo, ikiwa ni kiini cha poda ya chuma (kama vile kichochezi kilichowekwa mhuri), curve ya kueneza ni laini kiasi, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 9, mkondo wa upendeleo katika 10% au 40% ya upunguzaji wa inductance ni mwingi. tofauti, kwa hivyo thamani ya sasa ya kueneza itajadiliwa kando kwa aina mbili za chembe za chuma kama ifuatavyo.

Kwa ferrite ya pengo la hewa, ni busara kutumia ISAT kama kikomo cha juu cha kichochezi cha juu cha sasa kwa programu za mzunguko. Hata hivyo, ikiwa ni msingi wa poda ya chuma, kwa sababu ya tabia ya kueneza polepole, hakutakuwa na tatizo hata ikiwa kiwango cha juu cha mzunguko wa maombi kinazidi ISAT. Kwa hiyo, sifa hii ya msingi wa chuma inafaa zaidi kwa kubadili maombi ya kubadilisha fedha. Chini ya mzigo mzito, ingawa thamani ya inductance ya inductor ni ya chini, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 9, sababu ya sasa ya ripple ni ya juu, lakini uvumilivu wa sasa wa capacitor ni wa juu, hivyo haitakuwa tatizo. Chini ya mzigo wa mwanga, thamani ya inductance ya inductor ni kubwa, ambayo husaidia kupunguza ripple sasa ya inductor, na hivyo kupunguza hasara ya chuma. Kielelezo cha 9 kinalinganisha mkunjo wa sasa wa kivuko cha jeraha cha TDK SLF7055T1R5N na kiingiza msingi cha poda ya chuma SPM6530T1R5M chini ya thamani sawa ya kawaida ya inductance.

9

Mchoro 9. Mkondo wa sasa wa kueneza wa feri ya jeraha na msingi wa unga wa chuma uliopigwa chini ya thamani sawa ya kipenyo.

5. Iliyokadiriwa sasa (IDC)

Thamani ya IDC ni upendeleo wa DC wakati halijoto ya kiindukta inapopanda hadi Tr˚C. Vipimo pia vinaonyesha thamani yake ya upinzani ya DC RDC katika 20˚C. Kwa mujibu wa mgawo wa joto wa waya wa shaba ni kuhusu 3,930 ppm, wakati joto la Tr linaongezeka, thamani yake ya upinzani ni RDC_Tr = RDC (1+0.00393Tr), na matumizi yake ya nguvu ni PCU = I2DCxRDC. Upotevu huu wa shaba hutolewa kwenye uso wa inductor, na upinzani wa joto ΘTH wa inductor unaweza kuhesabiwa:

(2)

Jedwali la 2 linarejelea laha ya data ya mfululizo wa TDK VLS6045EX (6.0×6.0×4.5mm), na hukokotoa upinzani wa joto kwa ongezeko la joto la 40˚C. Kwa wazi, kwa inductors ya mfululizo na ukubwa sawa, upinzani wa joto uliohesabiwa ni karibu sawa kutokana na eneo la uso la uharibifu wa joto; kwa maneno mengine, IDC ya sasa iliyokadiriwa ya inductors tofauti inaweza kukadiriwa. Mfululizo tofauti (vifurushi) vya inductors vina upinzani tofauti wa joto. Jedwali la 3 linalinganisha upinzani wa joto wa inductors ya mfululizo wa TDK VLS6045EX (nusu ngao) na mfululizo wa SPM6530 (iliyoundwa). Upinzani mkubwa wa joto, juu ya ongezeko la joto linalozalishwa wakati inductance inapita kupitia sasa ya mzigo; vinginevyo, chini.

(2)

Jedwali 2. Upinzani wa joto wa viingilizi vya mfululizo wa VLS6045EX katika ongezeko la joto la 40˚C

Inaweza kuonekana kutoka kwa Jedwali la 3 kwamba hata ukubwa wa inductors ni sawa, upinzani wa joto wa inductors zilizopigwa ni chini, yaani, uharibifu wa joto ni bora zaidi.

(3)

Jedwali 3. Ulinganisho wa upinzani wa joto wa inductors tofauti za mfuko.

6. Kupoteza kwa msingi

Upotezaji wa msingi, unaojulikana kama upotezaji wa chuma, husababishwa zaidi na upotezaji wa sasa wa eddy na upotezaji wa hysteresis. Saizi ya upotezaji wa sasa wa eddy inategemea ikiwa nyenzo za msingi ni rahisi "kuendesha"; ikiwa conductivity ni ya juu, yaani, resistivity ni ya chini, hasara ya sasa ya eddy ni ya juu, na ikiwa resistivity ya ferrite ni ya juu, hasara ya sasa ya eddy ni duni. Hasara ya sasa ya Eddy pia inahusiana na mzunguko. Kadiri mzunguko unavyoongezeka, ndivyo upotezaji wa sasa wa eddy unavyoongezeka. Kwa hiyo, nyenzo za msingi zitaamua mzunguko sahihi wa uendeshaji wa msingi. Kwa ujumla, mzunguko wa kazi wa msingi wa poda ya chuma unaweza kufikia 1MHz, na mzunguko wa kufanya kazi wa ferrite unaweza kufikia 10MHz. Ikiwa mzunguko wa uendeshaji unazidi mzunguko huu, hasara ya sasa ya eddy itaongezeka kwa kasi na joto la msingi wa chuma pia litaongezeka. Hata hivyo, pamoja na maendeleo ya haraka ya vifaa vya msingi vya chuma, cores za chuma zilizo na masafa ya juu ya uendeshaji zinapaswa kuwa karibu na kona.

Upotevu mwingine wa chuma ni kupoteza kwa hysteresis, ambayo ni sawia na eneo lililofungwa na curve ya hysteresis, ambayo inahusiana na amplitude ya swing ya sehemu ya AC ya sasa; zaidi swing AC, zaidi hasara hysteresis.

Katika mzunguko sawa wa inductor, kupinga kuunganishwa kwa sambamba na inductor mara nyingi hutumiwa kuelezea hasara ya chuma. Wakati marudio ni sawa na SRF, mwitikio wa kufata neno na mwitikio wa capacitive hughairi, na mwitikio sawa ni sifuri. Kwa wakati huu, impedance ya inductor ni sawa na upinzani wa hasara ya chuma katika mfululizo na upinzani wa vilima, na upinzani wa hasara ya chuma ni kubwa zaidi kuliko upinzani wa vilima, hivyo Impedans katika SRF ni takriban sawa na upinzani wa hasara ya chuma. Kwa mfano, indukta ya chini-voltage, upinzani wake wa kupoteza chuma ni karibu 20kΩ. Ikiwa voltage ya thamani ya ufanisi katika ncha zote mbili za inductor inakadiriwa kuwa 5V, hasara yake ya chuma ni kuhusu 1.25mW, ambayo pia inaonyesha kuwa upinzani mkubwa wa hasara ya chuma, ni bora zaidi.

7. Muundo wa ngao

Muundo wa ufungaji wa inductors za ferrite ni pamoja na zisizo na ngao, nusu-ngao na gundi ya sumaku, na iliyolindwa, na kuna pengo kubwa la hewa katika mojawapo yao. Kwa wazi, pengo la hewa litakuwa na uvujaji wa magnetic, na katika hali mbaya zaidi, itaingilia kati na mzunguko wa ishara ndogo zinazozunguka, au ikiwa kuna nyenzo za magnetic karibu, inductance yake pia itabadilishwa. Muundo mwingine wa ufungaji ni inductor ya poda ya chuma iliyopigwa. Kwa kuwa hakuna pengo ndani ya inductor na muundo wa vilima ni imara, tatizo la uharibifu wa shamba la magnetic ni kiasi kidogo. Mchoro wa 10 ni matumizi ya kazi ya FFT ya oscilloscope ya RTO 1004 ili kupima ukubwa wa uga wa sumaku wa kuvuja kwa 3mm juu na upande wa indukta iliyopigwa mhuri. Jedwali la 4 linaorodhesha ulinganisho wa uwanja wa sumaku wa kuvuja wa inductors tofauti za muundo wa kifurushi. Inaweza kuonekana kuwa inductors zisizo na ngao zina uvujaji mkubwa zaidi wa sumaku; inductors zilizowekwa mhuri zina uvujaji mdogo zaidi wa sumaku, inayoonyesha athari bora ya kinga ya sumaku. . Tofauti katika ukubwa wa shamba la sumaku la kuvuja la inductors za miundo hii miwili ni karibu 14dB, ambayo ni karibu mara 5.

10

Mchoro 10. Ukubwa wa uga wa sumaku wa kuvuja uliopimwa kwa milimita 3 juu na upande wa kichochezi kilichowekwa mhuri.

(4)

Jedwali 4. Ulinganisho wa shamba la kuvuja la magnetic ya inductors tofauti za muundo wa mfuko

8. kuunganisha

Katika programu zingine, wakati mwingine kuna seti nyingi za vibadilishaji vya DC kwenye PCB, ambazo kawaida hupangwa karibu na kila mmoja, na inductors zao zinazolingana pia hupangwa karibu na kila mmoja. Ukitumia aina isiyo na ngao au iliyolindwa nusu na Vichochezi vya gundi ya sumaku vinaweza kuunganishwa na kuunda mwingiliano wa EMI. Kwa hivyo, wakati wa kuweka inductor, inashauriwa kuashiria polarity ya inductor kwanza, na kuunganisha sehemu ya kuanzia na ya vilima ya safu ya ndani ya inductor kwa voltage ya kubadili ya kibadilishaji, kama vile VSW ya kibadilishaji cha buck, ambayo ni hatua ya kusonga mbele. terminal plagi ni kushikamana na pato capacitor, ambayo ni hatua tuli; upepo wa waya wa shaba kwa hiyo huunda kiwango fulani cha ulinzi wa shamba la umeme. Katika mpangilio wa wiring wa multiplexer, kurekebisha polarity ya inductance husaidia kurekebisha ukubwa wa inductance kuheshimiana na kuepuka baadhi ya matatizo zisizotarajiwa EMI.

Maombi:

Sura iliyotangulia ilijadili nyenzo za msingi, muundo wa kifurushi, na sifa muhimu za umeme za indukta. Sura hii itaelezea jinsi ya kuchagua thamani inayofaa ya kigeuzi cha kigeuzi cha pesa na mambo ya kuzingatia kwa kuchagua kigeuzi kinachopatikana kibiashara.

Kama inavyoonyeshwa katika mlinganyo (5), thamani ya kiindukta na marudio ya ubadilishaji wa kibadilishaji fedha itaathiri mkondo wa kiindukta cha ripple (ΔiL). Mtiririko wa mkondo wa kiindukta utapita kupitia capacitor ya pato na kuathiri mkondo wa ripple wa capacitor ya pato. Kwa hiyo, itaathiri uteuzi wa capacitor ya pato na kuathiri zaidi ukubwa wa ripple ya voltage ya pato. Zaidi ya hayo, thamani ya inductance na thamani ya uwezo wa pato pia itaathiri muundo wa maoni ya mfumo na majibu ya nguvu ya mzigo. Kuchagua thamani kubwa ya inductance kuna mkazo mdogo wa sasa kwenye capacitor, na pia ni manufaa kupunguza ripple ya voltage ya pato na inaweza kuhifadhi nishati zaidi. Hata hivyo, thamani kubwa ya inductance inaonyesha kiasi kikubwa, yaani, gharama kubwa zaidi. Kwa hiyo, wakati wa kubuni kibadilishaji, muundo wa thamani ya inductance ni muhimu sana.

(5)

Inaweza kuonekana kutoka kwa formula (5) kwamba wakati pengo kati ya voltage ya pembejeo na voltage ya pato ni kubwa zaidi, mkondo wa ripple wa inductor utakuwa mkubwa zaidi, ambayo ni hali mbaya zaidi ya muundo wa inductor. Sambamba na uchanganuzi mwingine wa kufata neno, sehemu ya muundo wa inductance ya kibadilishaji cha kushuka kwa kawaida inapaswa kuchaguliwa chini ya masharti ya kiwango cha juu cha voltage ya pembejeo na mzigo kamili.

Wakati wa kubuni thamani ya inductance, ni muhimu kufanya biashara kati ya ripple ya sasa ya indukta na ukubwa wa indukta, na kipengele cha sasa cha ripple (kipengele cha sasa cha ripple; γ) kinafafanuliwa hapa, kama katika fomula (6).

(6)

Kubadilisha fomula (6) katika fomula (5), thamani ya utokezaji inaweza kuonyeshwa kama fomula (7).

(7)

Kwa mujibu wa formula (7), wakati tofauti kati ya voltage ya pembejeo na pato ni kubwa, thamani ya γ inaweza kuchaguliwa kubwa; kinyume chake, ikiwa voltage ya pembejeo na pato iko karibu, muundo wa thamani γ lazima uwe mdogo. Ili kuchagua kati ya mkondo wa kipenyo na saizi, kulingana na thamani ya muundo wa kitamaduni, γ kawaida ni 0.2 hadi 0.5. Ifuatayo ni kuchukua RT7276 kama mfano ili kuonyesha hesabu ya inductance na uteuzi wa inductors zinazopatikana kibiashara.

Mfano wa muundo: Iliyoundwa na RT7276 ya hali ya juu inayoendelea kwa wakati (Advanced Constant On-Time; ACOTTM) kigeuzi cha hatua ya chini cha urekebishaji upatanishi, mzunguko wake wa kubadili ni 700 kHz, voltage ya kuingiza ni 4.5V hadi 18V, na voltage ya pato ni 1.05V . Mzigo kamili wa sasa ni 3A. Kama ilivyoelezwa hapo juu, thamani ya inductance lazima iundwa chini ya hali ya voltage ya juu ya pembejeo ya 18V na mzigo kamili wa 3A, thamani ya γ inachukuliwa kama 0.35, na thamani ya hapo juu inabadilishwa kuwa equation (7), inductance. thamani ni

Tumia kiindukta chenye thamani ya kawaida ya kipenyo cha 1.5 µH. Badilisha fomula (5) ili kukokotoa mkondo wa kiindukio wa ripu kama ifuatavyo.

Kwa hiyo, kilele cha sasa cha inductor ni

Na thamani ya ufanisi ya sasa ya inductor (IRMS) ni

Kwa sababu kijenzi cha ripple ya kiindukta ni kidogo, thamani faafu ya mkondo wa kiindukta ndio hasa sehemu yake ya DC, na thamani hii faafu inatumika kama msingi wa kuchagua IDC ya sasa iliyokadiriwa ya indukta. Na muundo wa 80% wa kudharau (kupunguza), mahitaji ya uingizaji ni:

L = 1.5 µH (kHz 100), IDC = 3.77 A, ISAT = 4.34 A

Jedwali la 5 linaorodhesha viingilizi vinavyopatikana vya mfululizo tofauti wa TDK, sawa kwa ukubwa lakini tofauti katika muundo wa kifurushi. Inaweza kuonekana kutoka kwa meza kwamba sasa ya kueneza na sasa iliyopimwa ya inductor iliyopigwa (SPM6530T-1R5M) ni kubwa, na upinzani wa joto ni mdogo na uharibifu wa joto ni mzuri. Kwa kuongezea, kulingana na mjadala katika sura iliyotangulia, nyenzo za msingi za indukta iliyopigwa mhuri ni msingi wa poda ya chuma, kwa hivyo inalinganishwa na msingi wa ferrite ya nusu-shielded (VLS6045EX-1R5N) na inductors iliyolindwa (SLF7055T-1R5N) na gundi ya sumaku. , Ina sifa nzuri za upendeleo wa DC. Mchoro wa 11 unaonyesha ulinganifu wa ufanisi wa viingilizi tofauti vinavyotumika kwa kigeuzi cha hatua ya chini cha RT7276 cha urekebishaji wa maingiliano ya hali ya juu. Matokeo yanaonyesha kuwa tofauti ya ufanisi kati ya hizo tatu sio muhimu. Ukizingatia utaftaji wa joto, sifa za upendeleo wa DC na masuala ya utawanyaji wa shamba la sumaku, inashauriwa kutumia viingilizi vya SPM6530T-1R5M.

(5)

Jedwali 5. Ulinganisho wa inductances ya mfululizo tofauti wa TDK

11

Kielelezo 11. Ulinganisho wa ufanisi wa kubadilisha fedha na inductors tofauti

Ukichagua muundo wa kifurushi sawa na thamani ya inductance, lakini inductors ukubwa ndogo, kama vile SPM4015T-1R5M (4.4×4.1×1.5mm), ingawa ukubwa wake ni ndogo, lakini DC upinzani RDC (44.5mΩ) na upinzani mafuta ΘTH ( 51˚C) /W) Kubwa zaidi. Kwa waongofu wa vipimo sawa, thamani ya ufanisi ya sasa iliyovumiliwa na inductor pia ni sawa. Kwa wazi, upinzani wa DC utapunguza ufanisi chini ya mzigo mkubwa. Kwa kuongeza, upinzani mkubwa wa joto unamaanisha uharibifu mbaya wa joto. Kwa hiyo, wakati wa kuchagua inductor, si lazima tu kuzingatia faida za kupunguzwa kwa ukubwa, lakini pia kutathmini mapungufu yake ya kuandamana.

Kwa kumalizia

Inductance ni mojawapo ya vipengele vya kawaida vinavyotumiwa katika kubadilisha vibadilishaji vya nguvu, ambavyo vinaweza kutumika kwa kuhifadhi na kuchuja nishati. Walakini, katika muundo wa mzunguko, sio tu thamani ya inductance inayohitaji kuzingatiwa, lakini vigezo vingine ikiwa ni pamoja na upinzani wa AC na thamani ya Q, uvumilivu wa sasa, kueneza kwa msingi wa chuma, na muundo wa kifurushi, nk, ni vigezo ambavyo lazima. kuzingatiwa wakati wa kuchagua inductor. . Vigezo hivi kawaida huhusiana na nyenzo za msingi, mchakato wa utengenezaji, na saizi na gharama. Kwa hivyo, kifungu hiki kinatanguliza sifa za nyenzo tofauti za msingi wa chuma na jinsi ya kuchagua inductance inayofaa kama rejeleo la muundo wa usambazaji wa nguvu.