berita

Ringkasan

Induktor adalah komponen yang sangat penting dalam menukar penukar, seperti storan tenaga dan penapis kuasa. Terdapat banyak jenis induktor, seperti untuk aplikasi yang berbeza (dari frekuensi rendah ke frekuensi tinggi), atau bahan teras yang berbeza yang mempengaruhi ciri-ciri induktor, dan sebagainya. Induktor yang digunakan dalam menukar penukar adalah komponen magnet frekuensi tinggi. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh pelbagai faktor seperti bahan, keadaan operasi (seperti voltan dan arus), dan suhu ambien, ciri dan teori yang dikemukakan agak berbeza. Oleh itu, dalam reka bentuk litar, sebagai tambahan kepada parameter asas nilai induktansi, hubungan antara impedans induktor dan rintangan AC dan kekerapan, kehilangan teras dan ciri-ciri arus tepu, dan lain-lain masih perlu dipertimbangkan. Artikel ini akan memperkenalkan beberapa bahan teras induktor yang penting dan ciri-cirinya, dan juga membimbing jurutera kuasa untuk memilih induktor standard yang tersedia secara komersial.

Mukadimah

Induktor ialah komponen aruhan elektromagnet, yang dibentuk dengan menggulung sejumlah gegelung (gegelung) pada gelendong atau teras dengan wayar berpenebat. Gegelung ini dipanggil gegelung kearuhan atau Induktor. Menurut prinsip aruhan elektromagnet, apabila gegelung dan medan magnet bergerak relatif antara satu sama lain, atau gegelung menghasilkan medan magnet berselang-seli melalui arus ulang-alik, voltan teraruh akan dihasilkan untuk menahan perubahan medan magnet asal, dan ciri menghalang perubahan semasa ini dipanggil kearuhan.

Formula nilai induktansi adalah seperti formula (1), yang berkadar dengan kebolehtelapan magnet, kuasa dua lilitan bertukar N, dan luas keratan rentas litar magnet setara Ae, dan berkadar songsang dengan panjang litar magnet setara le . Terdapat banyak jenis induktansi, masing-masing sesuai untuk aplikasi yang berbeza; kearuhan adalah berkaitan dengan bentuk, saiz, kaedah belitan, bilangan lilitan, dan jenis bahan magnet perantaraan.

(1)

Bergantung kepada bentuk teras besi, induktansi termasuk toroidal, teras E dan dram; dari segi bahan teras besi, terdapat terutamanya teras seramik dan dua jenis magnet lembut. Mereka adalah serbuk ferit dan logam. Bergantung pada struktur atau kaedah pembungkusan, terdapat luka dawai, berbilang lapisan, dan dibentuk, dan luka dawai tidak terlindung dan separuh daripada gam magnet Terlindung (separa terlindung) dan terlindung (terlindung), dsb.

Induktor bertindak seperti litar pintas dalam arus terus, dan memberikan impedans yang tinggi kepada arus ulang alik. Kegunaan asas dalam litar termasuk tercekik, penapisan, penalaan dan penyimpanan tenaga. Dalam aplikasi penukar pensuisan, induktor adalah komponen penyimpanan tenaga yang paling penting, dan membentuk penapis lulus rendah dengan kapasitor keluaran untuk mengurangkan riak voltan keluaran, jadi ia juga memainkan peranan penting dalam fungsi penapisan.

Artikel ini akan memperkenalkan pelbagai bahan teras induktor dan ciri-cirinya, serta beberapa ciri elektrik induktor, sebagai rujukan penilaian penting untuk memilih induktor semasa reka bentuk litar. Dalam contoh aplikasi, cara mengira nilai induktansi dan cara memilih induktor piawai yang tersedia secara komersial akan diperkenalkan melalui contoh praktikal.

Jenis bahan teras

Induktor yang digunakan dalam menukar penukar adalah komponen magnet frekuensi tinggi. Bahan teras di tengah paling banyak mempengaruhi ciri-ciri induktor, seperti impedans dan frekuensi, nilai dan frekuensi induktansi, atau ciri tepu teras. Berikut akan memperkenalkan perbandingan beberapa bahan teras besi biasa dan ciri tepunya sebagai rujukan penting untuk memilih induktor kuasa:

1. Teras seramik

Teras seramik adalah salah satu bahan kearuhan biasa. Ia digunakan terutamanya untuk menyediakan struktur sokongan yang digunakan semasa menggulung gegelung. Ia juga dipanggil "pengaruh teras udara". Oleh kerana teras besi yang digunakan adalah bahan bukan magnet dengan pekali suhu yang sangat rendah, nilai induktansi adalah sangat stabil dalam julat suhu operasi. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh bahan bukan magnet sebagai medium, induktansi adalah sangat rendah, yang tidak begitu sesuai untuk penggunaan penukar kuasa.

2. ferit

Teras ferit yang digunakan dalam induktor frekuensi tinggi am ialah sebatian ferit yang mengandungi zink nikel (NiZn) atau zink mangan (MnZn), yang merupakan bahan feromagnetik magnetik lembut dengan daya coercivity rendah. Rajah 1 menunjukkan lengkung histerisis (gelung BH) bagi teras magnet am. Daya paksaan HC bahan magnet juga dipanggil daya paksaan, yang bermaksud bahawa apabila bahan magnet telah dimagnetkan kepada ketepuan magnet, kemagnetannya (magnetisasi) dikurangkan kepada sifar Kekuatan medan magnet yang diperlukan pada masa itu. Coercivity yang lebih rendah bermakna rintangan yang lebih rendah terhadap penyahmagnetan dan juga bermakna kehilangan histerisis yang lebih rendah.

Ferit mangan-zink dan nikel-zink mempunyai kebolehtelapan relatif (μr) yang agak tinggi, masing-masing kira-kira 1500-15000 dan 100-1000. Kebolehtelapan magnet yang tinggi menjadikan teras besi lebih tinggi dalam jumlah tertentu. Kearuhan. Walau bagaimanapun, kelemahannya ialah arus tepu yang boleh diterima adalah rendah, dan apabila teras besi tepu, kebolehtelapan magnet akan menurun dengan mendadak. Rujuk Rajah 4 untuk trend penurunan kebolehtelapan magnet teras ferit dan serbuk besi apabila teras besi tepu. Perbandingan. Apabila digunakan dalam induktor kuasa, jurang udara akan ditinggalkan dalam litar magnet utama, yang boleh mengurangkan kebolehtelapan, mengelakkan ketepuan dan menyimpan lebih banyak tenaga; apabila jurang udara dimasukkan, kebolehtelapan relatif yang setara boleh menjadi kira-kira 20- Antara 200. Oleh kerana kerintangan tinggi bahan itu sendiri boleh mengurangkan kehilangan yang disebabkan oleh arus pusar, kehilangan lebih rendah pada frekuensi tinggi, dan ia lebih sesuai untuk pengubah frekuensi tinggi, induktor penapis EMI dan induktor storan tenaga penukar kuasa. Dari segi kekerapan operasi, ferit nikel-zink sesuai digunakan (>1 MHz), manakala ferit mangan-zink sesuai untuk jalur frekuensi rendah (<2 MHz).

1

Rajah 1. Lengkung histerisis teras magnet (BR: remanens; BSAT: ketumpatan fluks magnet tepu)

3. Serbuk teras besi

Teras besi serbuk juga merupakan bahan feromagnetik magnet lembut. Ia diperbuat daripada aloi serbuk besi daripada bahan yang berbeza atau hanya serbuk besi. Formula mengandungi bahan bukan magnet dengan saiz zarah yang berbeza, jadi lengkung tepu agak lembut. Teras besi serbuk kebanyakannya toroidal. Rajah 2 menunjukkan teras besi serbuk dan pandangan keratan rentasnya.

Teras besi serbuk biasa termasuk aloi besi-nikel-molibdenum (MPP), penghantar (Sendust), aloi besi-nikel (fluks tinggi) dan teras serbuk besi (serbuk besi). Kerana komponen yang berbeza, ciri dan harganya juga berbeza, yang mempengaruhi pilihan induktor. Berikut akan memperkenalkan jenis teras yang disebutkan di atas dan membandingkan ciri-cirinya:

A. Aloi besi-nikel-molibdenum (MPP)

Aloi Fe-Ni-Mo disingkatkan sebagai MPP, iaitu singkatan serbuk molypermalloy. Kebolehtelapan relatif adalah kira-kira 14-500, dan ketumpatan fluks magnet tepu adalah kira-kira 7500 Gauss (Gauss), yang lebih tinggi daripada ketumpatan fluks magnet tepu ferit (kira-kira 4000-5000 Gauss). Ramai yang keluar. MPP mempunyai kehilangan besi terkecil dan mempunyai kestabilan suhu terbaik di antara teras besi serbuk. Apabila arus DC luaran mencapai ISAT arus tepu, nilai kearuhan berkurangan secara perlahan tanpa pengecilan mendadak. MPP mempunyai prestasi yang lebih baik tetapi kos yang lebih tinggi, dan biasanya digunakan sebagai induktor kuasa dan penapisan EMI untuk penukar kuasa.

B. Sendust

Teras besi aloi besi-silikon-aluminium ialah teras besi aloi yang terdiri daripada besi, silikon, dan aluminium, dengan kebolehtelapan magnet relatif kira-kira 26 hingga 125. Kehilangan besi adalah antara teras serbuk besi dan MPP dan aloi besi-nikel . Ketumpatan fluks magnet tepu lebih tinggi daripada MPP, kira-kira 10500 Gauss. Kestabilan suhu dan ciri-ciri semasa tepu sedikit lebih rendah daripada MPP dan aloi besi-nikel, tetapi lebih baik daripada teras serbuk besi dan teras ferit, dan kos relatifnya lebih murah daripada MPP dan aloi besi-nikel. Ia kebanyakannya digunakan dalam penapisan EMI, litar pembetulan faktor kuasa (PFC) dan induktor kuasa penukar kuasa pensuisan.

C. Aloi besi-nikel (fluks tinggi)

Teras aloi besi-nikel diperbuat daripada besi dan nikel. Kebolehtelapan magnetik relatif adalah kira-kira 14-200. Kehilangan besi dan kestabilan suhu adalah antara MPP dan aloi besi-silikon-aluminium. Teras aloi besi-nikel mempunyai ketumpatan fluks magnet tepu tertinggi, kira-kira 15,000 Gauss, dan boleh menahan arus pincang DC yang lebih tinggi, dan ciri pincang DCnya juga lebih baik. Skop aplikasi: Pembetulan faktor kuasa aktif, kearuhan penyimpanan tenaga, kearuhan penapis, pengubah frekuensi tinggi penukar flyback, dsb.

D. Serbuk besi

Teras serbuk besi diperbuat daripada zarah serbuk besi ketulenan tinggi dengan zarah yang sangat kecil yang terlindung antara satu sama lain. Proses pembuatan menjadikannya mempunyai jurang udara yang diedarkan. Sebagai tambahan kepada bentuk cincin, bentuk teras serbuk besi biasa juga mempunyai jenis E-jenis dan setem. Kebolehtelapan magnet relatif teras serbuk besi adalah kira-kira 10 hingga 75, dan ketumpatan fluks magnet tepu tinggi adalah kira-kira 15000 Gauss. Antara teras serbuk besi, teras serbuk besi mempunyai kehilangan besi yang paling tinggi tetapi kos yang paling rendah.

Rajah 3 menunjukkan lengkung BH ferit mangan-zink PC47 yang dihasilkan oleh TDK dan teras besi serbuk -52 dan -2 yang dihasilkan oleh MICROMETALS; kebolehtelapan magnet relatif ferit mangan-zink jauh lebih tinggi daripada teras besi serbuk dan tepu Ketumpatan fluks magnet juga sangat berbeza, ferit adalah kira-kira 5000 Gauss dan teras serbuk besi lebih daripada 10000 Gauss.

3

Rajah 3. Lengkung BH bagi teras ferit mangan-zink dan serbuk besi daripada bahan yang berbeza

Secara ringkasnya, ciri tepu teras besi adalah berbeza; apabila arus tepu melebihi, kebolehtelapan magnet teras ferit akan turun dengan mendadak, manakala teras serbuk besi perlahan-lahan boleh berkurangan. Rajah 4 menunjukkan ciri penurunan kebolehtelapan magnet teras besi serbuk dengan kebolehtelapan magnet yang sama dan ferit dengan jurang udara di bawah kekuatan medan magnet yang berbeza. Ini juga menerangkan kearuhan teras ferit, kerana kebolehtelapan menurun secara mendadak apabila teras tepu, seperti yang dapat dilihat daripada persamaan (1), ia juga menyebabkan kearuhan menurun dengan mendadak; manakala teras serbuk dengan jurang udara teragih, kebolehtelapan magnet Kadar menurun secara perlahan apabila teras besi tepu, jadi kearuhan berkurangan dengan lebih lembut, iaitu, ia mempunyai ciri-ciri pincang DC yang lebih baik. Dalam penggunaan penukar kuasa, ciri ini sangat penting; jika ciri ketepuan perlahan induktor tidak baik, arus induktor meningkat kepada arus tepu, dan kejatuhan secara tiba-tiba dalam kearuhan akan menyebabkan tekanan semasa kristal pensuisan meningkat dengan mendadak, yang mudah menyebabkan kerosakan.

4

Rajah 4. Ciri-ciri penurunan kebolehtelapan magnet teras besi serbuk dan teras besi ferit dengan jurang udara di bawah kekuatan medan magnet yang berbeza.

Ciri-ciri elektrik induktor dan struktur pakej

Apabila mereka bentuk penukar pensuisan dan memilih induktor, nilai kearuhan L, impedans Z, rintangan AC ACR dan nilai Q (faktor kualiti), arus undian IDC dan ISAT, dan kehilangan teras (kehilangan teras) dan ciri-ciri elektrik penting lain semuanya Mesti dipertimbangkan. Di samping itu, struktur pembungkusan induktor akan menjejaskan magnitud kebocoran magnet, yang seterusnya menjejaskan EMI. Berikut akan membincangkan ciri-ciri yang disebutkan di atas secara berasingan sebagai pertimbangan untuk memilih induktor.

1. Nilai kearuhan (L)

Nilai induktansi induktor adalah parameter asas yang paling penting dalam reka bentuk litar, tetapi ia mesti diperiksa sama ada nilai kearuhan stabil pada frekuensi operasi. Nilai nominal induktansi biasanya diukur pada 100 kHz atau 1 MHz tanpa pincang DC luaran. Dan untuk memastikan kemungkinan pengeluaran automatik besar-besaran, toleransi induktor biasanya ± 20% (M) dan ± 30% (N). Rajah 5 ialah graf ciri frekuensi induktansi bagi induktor Taiyo Yuden NR4018T220M yang diukur dengan meter LCR Wayne Kerr. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, lengkung nilai induktansi agak rata sebelum 5 MHz, dan nilai induktansi hampir boleh dianggap sebagai pemalar. Dalam jalur frekuensi tinggi disebabkan oleh resonans yang dihasilkan oleh kemuatan parasit dan kearuhan, nilai kearuhan akan meningkat. Kekerapan resonans ini dipanggil frekuensi resonans sendiri (SRF), yang biasanya perlu lebih tinggi daripada frekuensi operasi.

5

Rajah 5, Taiyo Yuden NR4018T220M rajah ukuran ciri frekuensi induktansi

2. Impedans (Z)

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6, gambarajah impedans juga boleh dilihat daripada prestasi induktansi pada frekuensi yang berbeza. Impedans induktor adalah lebih kurang berkadar dengan frekuensi (Z=2πfL), jadi semakin tinggi frekuensi, reaktans akan lebih besar daripada rintangan AC, jadi impedans berkelakuan seperti induktansi tulen (fasa ialah 90˚). Pada frekuensi tinggi, disebabkan oleh kesan kapasitans parasit, titik frekuensi resonans sendiri impedans boleh dilihat. Selepas titik ini, impedans menurun dan menjadi kapasitif, dan fasa secara beransur-ansur berubah kepada -90 ˚.

6

3. Nilai Q dan rintangan AC (ACR)

Nilai Q dalam definisi induktansi ialah nisbah reaktans kepada rintangan, iaitu nisbah bahagian khayalan kepada bahagian sebenar galangan, seperti dalam formula (2).

(2)

Di mana XL ialah tindak balas induktor, dan RL ialah rintangan AC bagi induktor.

Dalam julat frekuensi rendah, rintangan AC lebih besar daripada reaktansi yang disebabkan oleh induktansi, jadi nilai Qnya sangat rendah; apabila kekerapan meningkat, tindak balas (kira-kira 2πfL) menjadi lebih besar dan lebih besar, walaupun rintangan disebabkan oleh kesan kulit (kesan kulit) dan kesan kedekatan (kedekatan) Kesan menjadi lebih besar dan lebih besar, dan nilai Q masih meningkat dengan kekerapan ; apabila menghampiri SRF, reaktans induktif secara beransur-ansur diimbangi oleh reaktans kapasitif, dan nilai Q secara beransur-ansur menjadi lebih kecil; apabila SRF menjadi sifar, kerana tindak balas induktif dan tindak balas kapasitif adalah sama Hilang. Rajah 7 menunjukkan hubungan antara nilai Q dan kekerapan NR4018T220M, dan hubungan itu adalah dalam bentuk loceng terbalik.

7

Rajah 7. Hubungan antara nilai Q dan kekerapan induktor Taiyo Yuden NR4018T220M

Dalam jalur frekuensi aplikasi induktansi, semakin tinggi nilai Q, semakin baik; ia bermakna bahawa tindak balasnya adalah lebih besar daripada rintangan AC. Secara umumnya, nilai Q terbaik adalah melebihi 40, yang bermaksud bahawa kualiti induktor adalah baik. Walau bagaimanapun, secara amnya apabila pincang DC meningkat, nilai induktansi akan berkurangan dan nilai Q juga akan berkurangan. Jika wayar berenamel rata atau wayar berenamel berbilang lembar digunakan, kesan kulit, iaitu rintangan AC, boleh dikurangkan, dan nilai Q induktor juga boleh ditingkatkan.

Rintangan DC DCR biasanya dianggap sebagai rintangan DC wayar tembaga, dan rintangan boleh dikira mengikut diameter dan panjang wayar. Walau bagaimanapun, kebanyakan induktor SMD semasa rendah akan menggunakan kimpalan ultrasonik untuk membuat kepingan kuprum SMD pada terminal penggulungan. Walau bagaimanapun, kerana dawai kuprum tidak panjang panjang dan nilai rintangan tidak tinggi, rintangan kimpalan sering menyumbang sebahagian besar rintangan DC keseluruhan. Mengambil induktor SMD luka wayar TDK CLF6045NIT-1R5N sebagai contoh, rintangan DC yang diukur ialah 14.6mΩ, dan rintangan DC yang dikira berdasarkan diameter dan panjang wayar ialah 12.1mΩ. Keputusan menunjukkan bahawa rintangan kimpalan ini menyumbang kira-kira 17% daripada rintangan DC keseluruhan.

Rintangan AC ACR mempunyai kesan kulit dan kesan kedekatan, yang akan menyebabkan ACR meningkat dengan kekerapan; dalam penggunaan induktansi am, kerana komponen AC jauh lebih rendah daripada komponen DC, pengaruh yang disebabkan oleh ACR tidak jelas; tetapi pada beban ringan, Kerana komponen DC dikurangkan, kehilangan yang disebabkan oleh ACR tidak boleh diabaikan. Kesan kulit bermakna di bawah keadaan AC, pengagihan arus di dalam konduktor tidak sekata dan tertumpu pada permukaan wayar, mengakibatkan pengurangan luas keratan rentas dawai setara, yang seterusnya meningkatkan rintangan setara wayar dengan kekerapan. Di samping itu, dalam penggulungan wayar, wayar bersebelahan akan menyebabkan penambahan dan penolakan medan magnet akibat arus, supaya arus tertumpu pada permukaan yang bersebelahan dengan wayar (atau permukaan paling jauh, bergantung pada arah arus. ), yang juga menyebabkan pemintasan wayar yang setara. Fenomena bahawa kawasan berkurangan dan rintangan setara meningkat ialah kesan kedekatan yang dipanggil; dalam aplikasi induktansi penggulungan berbilang lapisan, kesan kedekatan adalah lebih jelas.

8

Rajah 8 menunjukkan hubungan antara rintangan AC dan kekerapan bagi induktor SMD luka dawai NR4018T220M. Pada frekuensi 1kHz, rintangan adalah kira-kira 360mΩ; pada 100kHz, rintangan meningkat kepada 775mΩ; pada 10MHz, nilai rintangan adalah hampir kepada 160Ω. Apabila menganggar kehilangan kuprum, pengiraan mesti mempertimbangkan ACR yang disebabkan oleh kulit dan kesan kedekatan, dan mengubah suainya kepada formula (3).

4. Arus tepu (ISAT)

Arus tepu ISAT secara amnya ialah arus pincang yang ditandakan apabila nilai induktansi dilemahkan seperti 10%, 30%, atau 40%. Untuk ferit celah udara, kerana ciri arus tepunya sangat cepat, tidak banyak perbezaan antara 10% dan 40%. Rujuk Rajah 4. Walau bagaimanapun, jika ia adalah teras serbuk besi (seperti induktor yang dicap), lengkung tepu adalah agak lembut, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 9, arus pincang pada 10% atau 40% daripada pengecilan kearuhan adalah banyak. berbeza, maka nilai arus tepu akan dibincangkan secara berasingan bagi kedua-dua jenis teras besi seperti berikut .

Untuk ferit celah udara, adalah munasabah untuk menggunakan ISAT sebagai had atas arus induktor maksimum untuk aplikasi litar. Walau bagaimanapun, jika ia adalah teras serbuk besi, kerana ciri tepu yang perlahan, tidak akan ada masalah walaupun arus maksimum litar aplikasi melebihi ISAT. Oleh itu, ciri teras besi ini paling sesuai untuk menukar aplikasi penukar. Di bawah beban berat, walaupun nilai induktansi induktor adalah rendah, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 9, faktor riak semasa adalah tinggi, tetapi toleransi semasa kapasitor semasa adalah tinggi, jadi ia tidak akan menjadi masalah. Di bawah beban ringan, nilai induktansi induktor adalah lebih besar, yang membantu mengurangkan arus riak induktor, dengan itu mengurangkan kehilangan besi. Rajah 9 membandingkan lengkung arus tepu ferit luka TDK SLF7055T1R5N dan induktor teras serbuk besi tercap SPM6530T1R5M di bawah nilai nominal kearuhan yang sama.

9

Rajah 9. Lengkung arus tepu ferit luka dan teras serbuk besi bercop di bawah nilai nominal kearuhan yang sama

5. Arus berkadar (IDC)

Nilai IDC ialah pincang DC apabila suhu induktor meningkat kepada Tr˚C. Spesifikasi juga menunjukkan nilai rintangan DCnya RDC pada 20˚C. Mengikut pekali suhu wayar kuprum adalah kira-kira 3,930 ppm, apabila suhu Tr meningkat, nilai rintangannya ialah RDC_Tr = RDC (1+0.00393Tr), dan penggunaan kuasanya ialah PCU = I2DCxRDC. Kehilangan kuprum ini dilesapkan pada permukaan induktor, dan rintangan haba ΘTH induktor boleh dikira:

(2)

Jadual 2 merujuk kepada helaian data siri TDK VLS6045EX (6.0×6.0×4.5mm), dan mengira rintangan haba pada kenaikan suhu 40˚C. Jelas sekali, untuk induktor siri dan saiz yang sama, rintangan haba yang dikira adalah hampir sama disebabkan oleh kawasan pelesapan haba permukaan yang sama; dengan kata lain, IDC semasa terkadar bagi induktor yang berbeza boleh dianggarkan. Siri (pakej) yang berbeza bagi induktor mempunyai rintangan haba yang berbeza. Jadual 3 membandingkan rintangan haba induktor siri TDK VLS6045EX (separa terlindung) dan siri SPM6530 (dibentuk). Semakin besar rintangan haba, semakin tinggi kenaikan suhu yang dihasilkan apabila induktansi mengalir melalui arus beban; jika tidak, lebih rendah.

(2)

Jadual 2. Rintangan terma bagi induktor siri VLS6045EX pada kenaikan suhu 40˚C

Ia boleh dilihat daripada Jadual 3 bahawa walaupun saiz induktor adalah serupa, rintangan haba bagi induktor yang dicop adalah rendah, iaitu, pelesapan haba adalah lebih baik.

(3)

Jadual 3. Perbandingan rintangan haba bagi induktor pakej yang berbeza.

6. Kehilangan teras

Kehilangan teras, dirujuk sebagai kehilangan besi, terutamanya disebabkan oleh kehilangan arus pusar dan kehilangan histerisis. Saiz kehilangan arus pusar terutamanya bergantung kepada sama ada bahan teras mudah "dijalankan"; jika kekonduksian adalah tinggi, iaitu, kerintangan adalah rendah, kehilangan arus pusar adalah tinggi, dan jika kerintangan ferit tinggi, kehilangan arus pusar adalah agak rendah. Kehilangan arus pusar juga berkaitan dengan kekerapan. Semakin tinggi frekuensi, semakin besar kehilangan arus pusar. Oleh itu, bahan teras akan menentukan kekerapan operasi teras yang betul. Secara umumnya, kekerapan kerja teras serbuk besi boleh mencapai 1MHz, dan frekuensi kerja ferit boleh mencapai 10MHz. Jika frekuensi operasi melebihi frekuensi ini, kehilangan arus pusar akan meningkat dengan cepat dan suhu teras besi juga akan meningkat. Walau bagaimanapun, dengan perkembangan pesat bahan teras besi, teras besi dengan frekuensi operasi yang lebih tinggi sepatutnya berada di sekitar sudut.

Satu lagi kehilangan besi ialah kehilangan histerisis, yang berkadar dengan kawasan yang dikelilingi oleh lengkung histerisis, yang berkaitan dengan amplitud ayunan komponen AC semasa; semakin besar hayunan AC, semakin besar kehilangan histerisis.

Dalam litar setara induktor, perintang yang disambungkan selari dengan induktor sering digunakan untuk menyatakan kehilangan besi. Apabila frekuensi adalah sama dengan SRF, reaktans induktif dan reaktans kapasitif dibatalkan, dan reaktans setara adalah sifar. Pada masa ini, impedans induktor adalah bersamaan dengan rintangan kehilangan besi secara bersiri dengan rintangan belitan, dan rintangan kehilangan besi adalah lebih besar daripada rintangan belitan, jadi impedans pada SRF adalah lebih kurang sama dengan rintangan kehilangan besi. Mengambil induktor voltan rendah sebagai contoh, rintangan kehilangan besinya adalah kira-kira 20kΩ. Jika voltan nilai berkesan pada kedua-dua hujung induktor dianggarkan 5V, kehilangan besinya adalah kira-kira 1.25mW, yang juga menunjukkan bahawa lebih besar rintangan kehilangan besi, lebih baik.

7. Struktur perisai

Struktur pembungkusan induktor ferit termasuk tidak berperisai, separuh terlindung dengan gam magnetik, dan berperisai, dan terdapat jurang udara yang besar dalam salah satu daripadanya. Jelas sekali, jurang udara akan mempunyai kebocoran magnet, dan dalam kes yang paling teruk, ia akan mengganggu litar isyarat kecil di sekeliling, atau jika terdapat bahan magnet berdekatan, induktansinya juga akan diubah. Satu lagi struktur pembungkusan ialah induktor serbuk besi yang dicop. Oleh kerana tiada jurang di dalam induktor dan struktur penggulungan adalah pepejal, masalah pelesapan medan magnet adalah agak kecil. Rajah 10 ialah penggunaan fungsi FFT osiloskop RTO 1004 untuk mengukur magnitud medan magnet kebocoran pada 3mm di atas dan di sisi induktor yang dicop. Jadual 4 menyenaraikan perbandingan medan magnet kebocoran bagi induktor struktur pakej yang berbeza. Ia boleh dilihat bahawa induktor tidak terlindung mempunyai kebocoran magnet yang paling serius; induktor bercop mempunyai kebocoran magnet terkecil, menunjukkan kesan perisai magnet terbaik. . Perbezaan dalam magnitud medan magnet kebocoran induktor kedua-dua struktur ini adalah kira-kira 14dB, iaitu hampir 5 kali ganda.

10

Rajah 10. Magnitud medan magnet kebocoran diukur pada 3mm di atas dan di sisi induktor yang dicop

(4)

Jadual 4. Perbandingan medan magnet kebocoran bagi induktor struktur pakej yang berbeza

8. gandingan

Dalam sesetengah aplikasi, kadangkala terdapat beberapa set penukar DC pada PCB, yang biasanya disusun bersebelahan antara satu sama lain, dan induktor yang sepadan juga disusun bersebelahan antara satu sama lain. Jika anda menggunakan jenis tidak berperisai atau separuh terlindung dengan gam magnetik Pengaruh boleh digandingkan antara satu sama lain untuk membentuk gangguan EMI. Oleh itu, apabila meletakkan induktor, disyorkan untuk menandakan kekutuban induktor terlebih dahulu, dan menyambungkan titik permulaan dan penggulungan lapisan paling dalam induktor kepada voltan pensuisan penukar, seperti VSW penukar dolar, yang merupakan titik bergerak. Terminal alur keluar disambungkan kepada kapasitor keluaran, iaitu titik statik; penggulungan wayar kuprum oleh itu membentuk tahap tertentu perisai medan elektrik. Dalam susunan pendawaian pemultipleks, penetapan kekutuban induktansi membantu untuk menetapkan magnitud kearuhan bersama dan mengelakkan beberapa masalah EMI yang tidak dijangka.

Aplikasi:

Bab sebelumnya membincangkan bahan teras, struktur pakej, dan ciri-ciri elektrik penting bagi induktor. Bab ini akan menerangkan cara memilih nilai kearuhan yang sesuai bagi penukar buck dan pertimbangan untuk memilih induktor yang tersedia secara komersial.

Seperti yang ditunjukkan dalam persamaan (5), nilai induktor dan frekuensi pensuisan penukar akan mempengaruhi arus riak induktor (ΔiL). Arus riak induktor akan mengalir melalui kapasitor keluaran dan menjejaskan arus riak kapasitor keluaran. Oleh itu, ia akan menjejaskan pemilihan kapasitor keluaran dan seterusnya menjejaskan saiz riak voltan keluaran. Tambahan pula, nilai kearuhan dan nilai kemuatan keluaran juga akan mempengaruhi reka bentuk maklum balas sistem dan tindak balas dinamik beban. Memilih nilai kearuhan yang lebih besar mempunyai tekanan arus yang lebih sedikit pada kapasitor, dan juga berfaedah untuk mengurangkan riak voltan keluaran dan boleh menyimpan lebih banyak tenaga. Walau bagaimanapun, nilai kearuhan yang lebih besar menunjukkan isipadu yang lebih besar, iaitu, kos yang lebih tinggi. Oleh itu, apabila mereka bentuk penukar, reka bentuk nilai induktansi adalah sangat penting.

(5)

Ia boleh dilihat daripada formula (5) bahawa apabila jurang antara voltan masukan dan voltan keluaran lebih besar, arus riak induktor akan menjadi lebih besar, iaitu keadaan terburuk reka bentuk induktor. Ditambah dengan analisis induktif yang lain, titik reka bentuk induktansi penukar langkah ke bawah biasanya harus dipilih di bawah keadaan voltan masukan maksimum dan beban penuh.

Apabila mereka bentuk nilai induktansi, adalah perlu untuk membuat pertukaran antara arus riak induktor dan saiz induktor, dan faktor arus riak (faktor arus riak; γ) ditakrifkan di sini, seperti dalam formula (6).

（6）

Menggantikan formula (6) kepada formula (5), nilai induktansi boleh dinyatakan sebagai formula (7).

（7）

Menurut formula (7), apabila perbezaan antara voltan input dan output lebih besar, nilai γ boleh dipilih lebih besar; sebaliknya, jika voltan input dan output lebih dekat, reka bentuk nilai γ mestilah lebih kecil. Untuk memilih antara arus riak induktor dan saiz, mengikut nilai pengalaman reka bentuk tradisional, γ biasanya 0.2 hingga 0.5. Berikut adalah mengambil RT7276 sebagai contoh untuk menggambarkan pengiraan kearuhan dan pemilihan induktor yang tersedia secara komersial.

Contoh reka bentuk: Direka dengan RT7276 pemalar termaju mengikut masa (Malar Lanjutan Pada Masa; ACOTTM) pembetulan segerak penukar langkah ke bawah, frekuensi pensuisannya ialah 700 kHz, voltan masukan ialah 4.5V hingga 18V, dan voltan keluaran ialah 1.05V . Arus beban penuh ialah 3A. Seperti yang dinyatakan di atas, nilai induktansi mesti direka bentuk di bawah syarat voltan masukan maksimum 18V dan beban penuh 3A, nilai γ diambil sebagai 0.35, dan nilai di atas digantikan ke dalam persamaan (7), kearuhan nilai ialah

Gunakan induktor dengan nilai kearuhan nominal konvensional 1.5 µH. Gantikan formula (5) untuk mengira arus riak induktor seperti berikut.

Oleh itu, arus puncak induktor ialah

Dan nilai berkesan arus induktor (IRMS) ialah

Oleh kerana komponen riak induktor adalah kecil, nilai berkesan arus induktor adalah terutamanya komponen DCnya, dan nilai berkesan ini digunakan sebagai asas untuk memilih IDC arus undian induktor. Dengan reka bentuk penurunan (derating) 80%, keperluan induktansi adalah:

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

Jadual 5 menyenaraikan induktor yang tersedia bagi siri TDK yang berbeza, saiz yang serupa tetapi berbeza dalam struktur pakej. Ia boleh dilihat dari jadual bahawa arus tepu dan arus undian bagi induktor yang dicap (SPM6530T-1R5M) adalah besar, dan rintangan haba adalah kecil dan pelesapan haba adalah baik. Di samping itu, menurut perbincangan dalam bab sebelumnya, bahan teras induktor yang dicop adalah teras serbuk besi, jadi ia dibandingkan dengan teras ferit bagi induktor separuh terlindung (VLS6045EX-1R5N) dan terlindung (SLF7055T-1R5N). dengan gam magnet. , Mempunyai ciri-ciri bias DC yang baik. Rajah 11 menunjukkan perbandingan kecekapan bagi induktor berbeza yang digunakan pada penukar langkah ke bawah pembetulan segerak pemalar termaju RT7276. Keputusan menunjukkan bahawa perbezaan kecekapan antara ketiga-tiga adalah tidak ketara. Jika anda menganggap pelesapan haba, ciri pincang DC dan isu pelesapan medan magnet, adalah disyorkan untuk menggunakan induktor SPM6530T-1R5M.

（5）

Jadual 5. Perbandingan induktansi siri TDK yang berbeza

11

Rajah 11. Perbandingan kecekapan penukar dengan induktor yang berbeza

Jika anda memilih struktur pakej yang sama dan nilai induktansi, tetapi induktor saiz yang lebih kecil, seperti SPM4015T-1R5M (4.4×4.1×1.5mm), walaupun saiznya kecil, tetapi rintangan DC RDC (44.5mΩ) dan rintangan haba ΘTH ( 51˚C) /W) Lebih besar. Bagi penukar dengan spesifikasi yang sama, nilai berkesan arus yang diterima oleh induktor juga adalah sama. Jelas sekali, rintangan DC akan mengurangkan kecekapan di bawah beban berat. Di samping itu, rintangan haba yang besar bermakna pelesapan haba yang lemah. Oleh itu, apabila memilih induktor, bukan sahaja perlu untuk mempertimbangkan faedah saiz yang dikurangkan, tetapi juga untuk menilai kekurangan yang disertakan.

Kesimpulannya

Kearuhan adalah salah satu komponen pasif yang biasa digunakan dalam menukar penukar kuasa, yang boleh digunakan untuk penyimpanan tenaga dan penapisan. Walau bagaimanapun, dalam reka bentuk litar, bukan sahaja nilai induktansi yang perlu diberi perhatian, tetapi parameter lain termasuk rintangan AC dan nilai Q, toleransi semasa, ketepuan teras besi, dan struktur pakej, dll., adalah semua parameter yang mesti dipertimbangkan apabila memilih induktor. . Parameter ini biasanya berkaitan dengan bahan teras, proses pembuatan, dan saiz dan kos. Oleh itu, artikel ini memperkenalkan ciri-ciri bahan teras besi yang berbeza dan cara memilih induktansi yang sesuai sebagai rujukan untuk reka bentuk bekalan kuasa.