124

berriak

Laburpen

Induktoreak oso osagai garrantzitsuak dira aldatzeko bihurgailuetan, hala nola energia biltegiratzeko eta potentzia iragazkiak. Induktoreak mota asko daude, hala nola, aplikazio desberdinetarako (maiztasun baxutik maiztasun handira) edo induktorearen ezaugarrietan eragina duten oinarrizko material desberdinak eta abar. Aldagailu bihurgailuetan erabiltzen diren induktoreak maiztasun handiko osagai magnetikoak dira. Hala ere, hainbat faktore direla eta, hala nola, materialak, funtzionamendu baldintzak (esate baterako, tentsioa eta korrontea) eta giro tenperatura, aurkeztutako ezaugarriak eta teoriak nahiko desberdinak dira. Hori dela eta, zirkuituaren diseinuan, induktantzia balioaren oinarrizko parametroaz gain, induktorearen inpedantziaren eta korronte alternoko erresistentziaren eta maiztasunaren arteko erlazioa, nukleoaren galera eta saturazio korronteen ezaugarriak eta abar kontuan hartu behar dira. Artikulu honek indukziozko nukleo material garrantzitsu ugari eta horien ezaugarriak aurkeztuko ditu, eta, gainera, elektrizitate ingeniariak komertzialki eskuragarri dauden induktore estandarrak aukeratzeko gidatuko ditu.

Hitzaurrea

Induktorea indukziozko osagai elektromagnetikoa da, bobina edo muin batean bobina edo nukleo jakin bat hari isolatuarekin bobinatuz eratzen dena. Bobina horri induktantzia bobina edo Induktorea deritzo. Indukzio elektromagnetikoaren printzipioaren arabera, bobina eta eremu magnetikoa elkarren aldean mugitzen direnean edo bobinak korronte alterno baten bidez eremu magnetiko alternoa sortzen duenean, induzitutako tentsioa sortuko da jatorrizko eremu magnetikoaren aldaketari aurre egiteko. eta egungo aldaketa eusteko ezaugarri horri induktantzia deritzo.

Induktantzia balioaren formula (1) formula da, iragazkortasun magnetikoaren proportzionala, bihurgunearen karratua N bihurtzen du eta Ae zirkuitu magnetikoaren baliokidea den Ae, eta alderantziz proportzionala da le zirkuitu magnetikoaren luzera baliokidearekin. . Induktantzia mota ugari daude, bakoitza aplikazio desberdinetarako egokia; induktantzia forma, tamaina, bihurri metodoarekin, bira kopuruarekin eta bitarteko material magnetiko motarekin erlazionatuta dago.

图片1

(1)

Burdinazko nukleoaren formaren arabera, induktantziak toroidea, E nukleoa eta danborra biltzen ditu; burdinazko nukleoaren materialari dagokionez, batez ere zeramikazko nukleoa eta bi mota magnetiko leun daude. Ferrita eta hauts metalikoa dira. Egituraren edo ontziratzeko metodoaren arabera, alanbre-harilkatuak, geruza anitzekoak eta moldeatuak daude, eta alanbre-harilak ez du blindatu eta kola magnetikoaren erdia Blindatuta (erdi blindatuta) eta blindatuta (blindatuta), etab.

Induktoreak korronte zuzeneko zirkuitulabur baten antzera jokatzen du eta korronte alternoko inpedantzia handia aurkezten du. Zirkuituetan oinarrizko erabilerak honakoak dira: itolazioa, iragazkia, sintonizazioa eta energia metatzea. Konmutadorearen bihurgailuaren aplikazioan, induktorea da energia biltegiratzeko osagairik garrantzitsuena, eta irteerako kondentsadorearekin behe-pasako iragazkia osatzen du irteerako tentsioaren ondulazioa murrizteko, beraz, iragazteko funtzioan ere paper garrantzitsua betetzen du.

Artikulu honek induktoreen oinarrizko material ugari eta horien ezaugarriak aurkeztuko ditu, baita induktoreak dituzten ezaugarri elektriko batzuk ere, zirkuituaren diseinuan zehar induktoreak hautatzeko ebaluazio erreferentzia garrantzitsu gisa. Aplikazioaren adibidean, induktantziaren balioa nola kalkulatu eta komertzialki erabilgarri dagoen indukzio estandarra nola aukeratu adibide praktikoen bidez sartuko da.

Nukleo material mota

Aldagailu bihurgailuetan erabiltzen diren induktoreak maiztasun handiko osagai magnetikoak dira. Erdiko materialak indukzioaren ezaugarriei eragiten die gehien, hala nola inpedantziari eta maiztasunari, induktantziaren balioari eta maiztasunari edo nukleoaren saturazio ezaugarriei. Jarraian, burdinazko nukleo material arrunten eta horien saturazio ezaugarrien konparazioa aurkeztuko da potentzia induktoreak hautatzeko erreferentzia garrantzitsu gisa:

1. Zeramikazko muina

Zeramikazko muina induktantzia material arruntetako bat da. Bobina bobinatzerakoan erabilitako euskarri egitura emateko erabiltzen da batez ere. "Air core inductor" ere esaten zaio. Erabilitako burdinazko nukleoa tenperatura koefiziente oso baxua duen material ez magnetikoa denez, induktantzia balioa oso egonkorra da funtzionamendu tenperatura tartean. Hala ere, euskarria den material ez-magnetikoa dela eta, induktantzia oso txikia da, eta hori ez da oso egokia potentzia bihurgailuak aplikatzeko.

2. Ferrita

Maiztasun handiko induktore orokorretan erabiltzen den ferrita nukleoa nikel zinka (NiZn) edo manganesozko zinka (MnZn) duen konposatu ferritikoa da, hau da, koherzibitate txikiko material ferromagnetiko magnetiko biguna. 1. irudian nukleo magnetiko orokorraren histeresiaren kurba (BH begizta) erakusten da. Material magnetiko baten HC indar hertsatzaileari indar hertsatzailea ere deitzen zaio, hau da, material magnetikoa saturazio magnetikora magnetizatuta dagoenean, haren magnetizazioa (magnetizazioa) zero izatera murrizten da Beharrezko eremu magnetikoaren indarra momentuan. Koertzitibitate txikiagoak desmagnetizazioarekiko erresistentzia txikiagoa dela esan nahi du eta histeresiaren galera txikiagoa ere bada.

Manganeso-zink eta nikel-zink ferritek iragazkortasun erlatibo (μr) nahiko altua dute, 1500-15000 eta 100-1000 inguru, hurrenez hurren. Iragazkortasun magnetiko handiak burdinaren muina bolumen jakin batean altuagoa bihurtzen du. Induktantzia. Hala ere, desabantaila da bere saturazio-korronte jasangarria baxua dela eta burdinaren nukleoa saturatuta dagoenean, iragazkortasun magnetikoa nabarmen jaitsiko da. Burdinaren nukleoa saturatuta dagoenean ferritaren eta hautsaren burdinaren nukleoaren iragazkortasun magnetikoaren joera txikiagoa ikusteko 4. irudia ikusi. Konparazioa. Potentzia induktoreetan erabiltzen denean, aire tarte bat utziko da zirkuitu magnetiko nagusian, iragazkortasuna murriztu, saturazioa ekidin eta energia gehiago gorde dezakeena; aire tartea sartzen denean, iragazkortasun erlatibo baliokidea 20 ingurukoa izan daiteke. 200 artean. Materialaren erresistibitate altuak korronte zurrunbiloak eragindako galera murriztu dezakeenez, galera txikiagoa da maiztasun altuetan eta egokiagoa da maiztasun handiko transformadoreak, EMI iragazkien induktoreak eta energia metatzeko bihurgailuen induktoreak. Funtzionamendu maiztasunari dagokionez, nikel-zink ferrita egokia da erabiltzeko (> 1 MHz), eta manganeso-zink ferrita, berriz, maiztasun banda baxuagoetarako (<2 MHz).

图片2         1

1. irudia. Nukleo magnetikoaren histeresiaren kurba (BR: iraunkortasuna; BSAT: saturazio fluxu magnetikoaren dentsitatea)

3. Hauts burdinazko muina

Hauts burdinazko nukleoak material ferromagnetiko magnetiko bigunak dira. Material ezberdineko burdin hauts aleazioak edo burdin hautsak soilik eginda daude. Formulak partikula tamaina desberdineko material ez-magnetikoak ditu, beraz saturazio kurba nahiko leuna da. Hauts burdinazko nukleoa gehienetan toroidea da. 2. irudian hauts burdinaren muina eta bere zeharkako ikuspegia erakusten dira.

Hautsezko burdinazko nukleo arrunten artean burdin-nikel-molibdeno aleazioa (MPP), sendust (Sendust), burdin-nikel aleazio (fluxu handia) eta burdin hautsaren nukleoa (burdin hautsa) daude. Osagai desberdinak direla eta, bere ezaugarriak eta prezioak ere desberdinak dira, eta horrek induktoreak aukeratzean eragiten du. Honako hauek aipatutako oinarrizko motak aurkeztuko dituzte eta horien ezaugarriak alderatuko dituzte:

A. Burdin-nikel-molibdeno aleazioa (MPP)

Fe-Ni-Mo aleazioa MPP gisa laburtzen da, hau da, molypermalloy hautsaren laburdura. Iragazkortasun erlatiboa 14-500 ingurukoa da, eta saturazio fluxu magnetikoaren dentsitatea 7500 Gauss (Gauss) ingurukoa da, hau da, ferritaren saturazio fluxu magnetikoaren dentsitatea baino handiagoa (4000-5000 Gauss). Askok kanpora. MPP-k burdinaren galera txikiena du eta tenperatura egonkortasun onena du burdin hautsen nukleoen artean. Kanpoko DC korrontea ISAT asetasun korrontera iristen denean, induktantzia balioa poliki murrizten da, bat-bateko atenuaziorik gabe. MPP-k errendimendu hobea du baina kostu handiagoa du, eta potentzia bihurgailuen indukzio indukzio eta EMI iragazki gisa erabili ohi da.

 

B. Sendust

Burdin-silizio-aluminiozko aleazio burdinazko nukleoa burdinaz, silizioz eta aluminioz osatutako aleazio burdinazko nukleo bat da, 26 eta 125 bitarteko iragazkortasun magnetiko erlatiboa duena. Burdinaren galera burdin hautsaren muinaren eta MPParen eta burdin-nikel aleazioaren artean dago. . Saturazio fluxu magnetikoaren dentsitatea MPP baino handiagoa da, 10500 Gauss inguru. Tenperaturaren egonkortasuna eta asetasun korrontearen ezaugarriak MPP eta burdin-nikel aleazioaren apur bat txikiagoak dira, baina burdin hautsaren muina eta ferrita nukleoa baino hobeak dira, eta kostu erlatiboa MPP eta burdin-nikel aleazioena baino merkeagoa da. Gehienetan EMI iragazketan, potentzia faktorearen zuzenketako (PFC) zirkuituetan eta potentzia bihurgailuen konmutadoreen potentzia induktoreetan erabiltzen da.

 

C. Burdin-nikel aleazioa (fluxu handia)

Burdin-nikel aleazio nukleoa burdinaz eta nikelez egina dago. Iragazkortasun magnetiko erlatiboa 14-200 ingurukoa da. Burdinaren galera eta tenperaturaren egonkortasuna MPP eta burdin-silizio-aluminio aleazioaren artean daude. Burdin-nikel aleazioaren nukleoak saturazio fluxu magnetikoaren dentsitate handiena du, 15.000 Gauss inguru, eta DC alborapen korronte handiagoak jasan ditzake, eta bere DC alborapenaren ezaugarriak ere hobeak dira. Aplikazio esparrua: Potentzia faktore aktiboaren zuzenketa, energia metatzeko induktantzia, iragazkien induktantzia, flyback bihurgailuaren maiztasun handiko transformadorea, etab.

 

D. Burdin hautsa

Burdin hautsaren muina purutasun handiko burdin hauts partikulaz osatuta dago, elkarrengandik isolatuta dauden oso partikula txikiekin. Fabrikazio prozesuak aire hutsune banatua izatea eragiten du. Eraztun formaz gain, burdin hautsaren muin forma arruntek E motakoak eta estanpazio motak ere badituzte. Burdin hautsaren nukleoaren iragazkortasun magnetiko erlatiboa 10 eta 75 inguru da, eta saturazio handiko fluxu magnetikoaren dentsitatea 15000 Gauss ingurukoa da. Burdin hautsaren nukleoen artean, burdin hautsaren muinak burdin galerarik handiena baina kostu txikiena du.

3. irudian TDK-k fabrikatutako PC47 manganeso-zink ferritaren BH kurbak eta MICROMETALS-ek fabrikatutako hauts-burdinazko nukleoak -52 eta -2; manganeso-zink ferritaren iragazkortasun magnetiko erlatiboa burdinazko hauts nukleoena baino askoz ere handiagoa da eta saturatuta dago. Fluxu magnetikoaren dentsitatea ere oso desberdina da, ferrita 5000 Gauss ingurukoa da eta burdin hautsaren muina 10000 Gauss baino gehiago da.

图片3   3

3. irudia. Material desberdineko manganeso-zink ferrita eta burdin hautsaren nukleoaren BH kurba

 

Laburbilduz, burdinaren nukleoaren saturazio ezaugarriak desberdinak dira; saturazio-korrontea gainditu ondoren, ferritaren nukleoaren iragazkortasun magnetikoa nabarmen jaitsiko da, eta burdin hautsaren nukleoa poliki-poliki jaitsi daiteke. 4. irudian iragazkortasun magnetiko berdineko hauts burdinazko muinaren eta eremu magnetiko indar desberdinen azpian aire hutsunea duen ferritaren iragazkortasun magnetikoaren ezaugarriak erakusten dira. Horrek ferrita nukleoaren induktantzia ere azaltzen du, iragazkortasuna nabarmen jaisten baita nukleoa saturatuta dagoenean, (1) ekuazioan ikus daitekeen moduan, induktantzia ere asko jaisten da; hauts-muina, berriz, banatutako aire tartearekin, iragazkortasun magnetikoa Abiadura poliki murrizten da burdinaren nukleoa saturatuta dagoenean, beraz, induktantzia leunago jaisten da, hau da, DC alborapenaren ezaugarri hobeak ditu. Potentzia bihurgailuen aplikazioan, ezaugarri hori oso garrantzitsua da; induktorearen saturazio geldoaren ezaugarria ona ez bada, korronte induktorea saturazio korrontera igotzen da, eta induktantziaren bat-bateko jaitsierak aldatzen duen kristalaren uneko estresa nabarmen igotzea eragingo du, eta horrek kalteak eragitea erraza da.

图片3    4

4. irudia. Iragazkortasun magnetikoaren beherakadak hauts burdinaren nukleoaren eta ferrita burdinaren nukleoaren eremua, eremu magnetiko desberdinaren indarrez.

 

Induktorearen ezaugarri elektrikoak eta paketeen egitura

Aldaketa-bihurgailua diseinatzerakoan eta induktorea hautatzerakoan, L induktantzia balioa, Z inpedantzia, AC erresistentzia ACR eta Q balioa (kalitate faktorea), IDC eta ISAT korronte nominala, eta nukleoaren galera (nukleoaren galera) eta bestelako ezaugarri elektriko garrantzitsuak dira guztiak. kontuan hartu. Gainera, induktorearen ontzien egiturak ihes magnetikoaren magnitudean eragina izango du, eta horrek, aldi berean, EMIari eragingo dio. Jarraian aipatutako ezaugarriak bereiz aztertuko dira induktoreak hautatzeko gogoeta gisa.

1. Induktantzia balioa (L)

Induktorearen induktantzia balioa zirkuituaren diseinuan oinarrizko parametro garrantzitsuena da, baina egiaztatu behar da ea induktantzia balioa egonkorra den funtzionamendu maiztasunean. Induktantziaren balio nominala 100 kHz edo 1 MHz-tan neurtzen da normalean kanpoko DC alderik gabe. Masa ekoizpen automatizatuaren aukera bermatzeko, induktorearen tolerantzia% ± 20 (M) eta ±% 30 (N) izan ohi da. 5. irudia Taiyo Yuden induktorearen NR4018T220M induktantzia-maiztasun grafikoa da, Wayne Kerr-en LCR neurgailuarekin neurtua. Irudian agertzen den moduan, induktantziaren balioaren kurba nahiko laua da 5 MHz baino lehen, eta induktantziaren balioa ia konstantetzat har daiteke. Maiztasun handiko bandan kapazitantzia eta induktantzia parasitoak sortutako erresonantzia dela eta, induktantzia balioa handituko da. Erresonantzia-maiztasun horri auto-erresonantzia-maiztasuna (SRF) deritzo, normalean funtzionamendu-maiztasuna baino askoz ere handiagoa izan behar baita.

图片5  5

5. irudia, Taiyo Yuden NR4018T220M induktantzia-maiztasunaren ezaugarri neurketa diagrama

 

2. Inpedantzia (Z)

6. irudian agertzen den moduan, inpedantziaren diagrama indukzioaren maiztasun desberdinetan izandako errendimendutik ere ikus daiteke. Induktorearen inpedantzia maiztasunarekiko proportzionala da gutxi gorabehera (Z = 2πfL), beraz, zenbat eta maiztasun handiagoa izan, erreaktantzia AC erresistentzia baino askoz ere handiagoa izango da, beraz, inpedantzia induktantzia huts baten moduan jokatzen da (fasea 90˚ da). Maiztasun altuetan, kapazitate efektu parasitoa dela eta, inpedantziaren frekuentzia autoerresonantea ikus daiteke. Puntu hori igarota, inpedantzia jaitsi eta kapazitibo bihurtzen da eta fasea pixkanaka -90 ˚-ra aldatzen da.

图片6  6

3. Q balioa eta AC erresistentzia (ACR)

Induktantziaren definizioan Q balioa erreaktantziaren eta erresistentziaren arteko erlazioa da, hau da, irudizko zatiaren inpedantziaren zati erreala eta proportzioa, (2) formulan bezala.

图片7

(2)

XL induktorearen erreaktantzia den eta RL induktorearen korronte alternoko erresistentzia den lekuan.

Maiztasun baxuko tartean, korronte alternoko erresistentzia induktantziak eragindako erreaktantzia baino handiagoa da, beraz, bere Q balioa oso txikia da; maiztasuna handitzen den neurrian, erreaktantzia (2πfL inguru) gero eta handiagoa da, nahiz eta larruazalaren efektuaren (larruazalaren efektua) eta hurbiltasun (hurbiltasun) efektuaren ondorioz erresistentzia handiagoa izan, efektua gero eta handiagoa da eta Q balioa maiztasunarekin handitzen da ; SRF-ra hurbiltzean, erreaktantzia induktiboa pixkanaka erreaktantzia kapazionalarekin konpentsatzen da, eta Q balioa pixkanaka txikitzen da; SRF zero bihurtzen denean, erreaktantzia induktiboa eta erreaktantzia kapazitiboa guztiz berdinak direlako Desagertzen dira. 7. irudiak NR4018T220M-ren Q balioaren eta maiztasunaren arteko erlazioa erakusten du, eta erlazioa alderantzizko kanpai baten moduan dago.

图片8  7

7. irudia. Q balioaren eta maiztasunaren arteko erlazioa Taiyo Yuden induktore NR4018T220M

Aplikazioaren induktantzia maiztasun bandan, Q balioa zenbat eta handiagoa izan, orduan eta hobeto; esan nahi du bere erreaktantzia AC erresistentzia baino askoz ere handiagoa dela. Oro har, Q balio onena 40tik gorakoa da, eta horrek esan nahi du induktorearen kalitatea ona dela. Hala ere, orokorrean DC alborapena handitzen den neurrian, induktantziaren balioa jaitsi egingo da eta Q balioa ere gutxitu egingo da. Esmaltezko hari laua edo hari anitzeko esmaltezko alanbrea erabiltzen bada, larruazalaren efektua, hau da, korronte alternoko erresistentzia, murriztu daiteke eta induktorearen Q balioa ere handitu daiteke.

DC erresistentzia DCR kobrezko hariaren DC erresistentzia da, oro har, eta erresistentzia hariaren diametroaren eta luzeraren arabera kalkula daiteke. Hala ere, korronte baxuko SMD induktore gehienek ultrasoinu bidezko soldadura erabiliko dute harilkatzeko terminalean SMDren kobre xafla egiteko. Hala ere, kobrezko hariak luzera luzea ez duenez eta erresistentziaren balioa handia ez denez, soldaduraren erresistentziak DC erresistentzia orokorraren proportzio handia hartzen du askotan. TDK-ren alanbre bobinatutako SMD induktorea CLF6045NIT-1R5N adibidetzat hartuta, neurtutako DC erresistentzia 14,6mΩ da, eta hari diametroa eta luzera oinarritzat hartuta kalkulatutako DC erresistentzia 12,1mΩ da. Emaitzek erakusten dute soldadura erresistentzia hori DC erresistentzia orokorraren% 17 inguru dela.

AC erresistentziak ACRak azalaren eragina eta hurbiltasun efektua ditu, eta horrek ACR maiztasunarekin handitzea eragingo du. induktantzia orokorraren aplikazioan, korronte alternoko osagaia DC osagaia baino askoz txikiagoa denez, ACRak eragindako eragina ez da agerikoa; baina karga arinean, DC osagaia murrizten denez, ezin da ACR-k eragindako galera baztertu. Larruazalaren efektuak esan nahi du korronte alternoko baldintzetan korrontearen banaketa korrontea irregularra dela eta hari gainazalean kontzentratuta dagoela, ondorioz, hari baliokidearekiko ebakiduraren azalera murrizten da, eta horrek hariaren erresistentzia baliokidea handitzen du. maiztasuna. Gainera, alanbre-harilketan, ondoko hariek korrontearen eraginez eremu magnetikoen batuketa eta kenketa eragingo dute, horrela korrontea hariaren ondoko gainazalean (edo azalerarik urrunenean, korrontearen norabidearen arabera) kontzentratuko da. ), horrek ere kableen atzemate baliokidea eragiten du. Eremua gutxitu eta erresistentzia baliokidea handitzen den fenomenoa gertutasun efektua deiturikoa da; geruza anitzeko bihurri baten induktantziaren aplikazioan, gertutasun efektua are nabariagoa da.

图片9  8

8. irudian NR4018T220M haril-zauritutako SMD induktorearen korronte alternatiboaren erresistentziaren eta maiztasunaren arteko erlazioa erakusten da. 1kHz-ko maiztasunarekin, erresistentzia 360mΩ ingurukoa da; 100kHz-tan, erresistentzia 775mΩ-ra igotzen da; 10 MHz-tan, erresistentzia-balioa 160Ω-tik gertu dago. Kobre galera kalkulatzerakoan, kalkuluak larruazala eta gertutasun efektuak eragindako ACRa kontuan hartu behar ditu eta (3) formulara aldatu.

4. Saturazio korrontea (ISAT)

Saturazio-korrontea ISAT, oro har, induktantzia-balioa arintzen denean markatutako alborapen-korrontea da, hala nola% 10,% 30 edo% 40. Aire-hutsunearen ferritaren kasuan, saturazio-korrontearen ezaugarria oso azkarra denez, ez dago alde handirik% 10 eta% 40 artean. Ikus 4. irudia. Hala ere, burdin hautsaren nukleoa bada (estanpatutako indukzio bat, esate baterako), saturazio kurba nahiko leuna da, 9. irudian erakusten den moduan, indukzioaren atenuazioaren% 10 edo% 40ko alborapen korrontea askoz ere handia da. desberdina da, beraz, asetasun korrontearen balioa bereiz eztabaidatuko da burdinazko bi nukleo mota honela.

Aire-hutsunea duen ferritarako, zentzuzkoa da ISAT zirkuitu-aplikazioetarako korronte induktore maximoaren goiko muga gisa erabiltzea. Hala ere, burdin hautsaren nukleoa bada, saturazio geldoaren ezaugarria dela eta, ez da arazorik egongo nahiz eta aplikazio zirkuituaren gehieneko korronteak ISAT gainditzen duen. Hori dela eta, burdinazko nukleoaren ezaugarri hau egokiena da bihurgailuen aplikazioz aldatzeko. Karga handiaren azpian, nahiz eta induktorearen induktantzia balioa baxua izan, 9. irudian erakusten den moduan, korrontearen korritze faktorea handia da, baina uneko kondentsadorearen korrontearen tolerantzia handia da, beraz, ez da arazoa izango. Karga arinaren azpian, induktorearen induktantzia balioa handiagoa da, eta horrek induktorearen uhin korrontea murrizten laguntzen du, horrela burdinaren galera murrizten da. 9. irudian TDKren zauritutako ferrita SLF7055T1R5N eta burdin hauts hautsaren nukleoaren induktorearen SPM6530T1R5M saturazio korrontearen kurba alderatzen da induktantziaren balio nominal beraren azpian.

图片9   9

9. irudia. Zauritutako ferritaren eta estanpatutako burdin hautsaren nukleoaren kurba induktantziaren balio nominal beraren azpian

5. Korronte nominala (IDC)

IDC balioa DC alborapena da induktorearen tenperatura Tr˚C-ra igotzen denean. Zehaztapenek DC erresistentzia balioa adierazten dute RDC 20˚C-tan. Kobre hariaren tenperatura koefizientearen arabera 3.930 ppm ingurukoa da, Tr tenperatura igotzen denean, bere erresistentzia balioa RDC_Tr = RDC (1 + 0.00393Tr) da, eta bere energia kontsumoa PCU = I2DCxRDC da. Kobre galera hori induktorearen gainazalean xahutzen da, eta induktorearen ΘTH erresistentzia termikoa kalkula daiteke:

图片13(2)

2. taulan TDK VLS6045EX serieko datu-orria aipatzen da (6,0 × 6,0 × 4,5 mm), eta 40˚C-ko tenperatura igoeran erresistentzia termikoa kalkulatzen da. Bistan denez, serie eta tamaina bereko induktoreak lortzeko, kalkulatutako erresistentzia termikoa ia berdina da gainazaleko beroa xahutzeko eremu berbera dela eta; beste era batera esanda, induktore desberdinen korronte nominala identifikatu daiteke. Induktoreen serie ezberdinek (paketeak) erresistentzia termiko desberdinak dituzte. 3. taulan TDK VLS6045EX serieko (erdi blindatutako) eta SPM6530 serieko (moldeatutako) induktoreen erresistentzia termikoa alderatzen da. Zenbat eta erresistentzia termiko handiagoa, orduan eta handiagoa da induktantzia karga korrontetik igarotzean sortutako tenperatura igoera; bestela, baxuagoa.

图片14  (2)

2. taula. VLS6045EX serieko induktoreen erresistentzia termikoa 40˚C-ko tenperatura igoeran

3. taulan ikus daiteke induktoreen tamaina antzekoa bada ere, estanpatutako indukzioen erresistentzia termikoa txikia dela, hau da, beroa xahutzea hobea dela.

图片15  (3)

3. taula. Pakete induktore desberdinen erresistentzia termikoaren konparaketa.

 

6. Nukleoaren galera

Nukleoaren galera, burdinaren galera, batez ere korronte zurrunbiloaren galerak eta histeresiaren galerak eragiten du. Zurrunbilo korrontearen galeraren tamaina, batez ere, oinarrizko materiala "eramateko" erraza den ala ez araberakoa da; eroankortasuna altua bada, hau da, erresistibitatea txikia da, korronte korronte galera handia da eta ferritaren erresistibitatea handia bada, korronte korronte galera nahiko txikia da. Zurrunbiloaren galera maiztasunarekin ere lotuta dago. Zenbat eta maiztasun handiagoa, orduan eta handiagoa da korronte zurrunbiloaren galera. Hori dela eta, nukleoaren materialak nukleoaren funtzionamendu maiztasun egokia zehaztuko du. Orokorrean, burdin hautsaren muinaren lan-maiztasuna 1 MHz-ra irits daiteke, eta ferritaren lan-maiztasuna 10 MHz-ra. Funtzionamendu maiztasunak maiztasun hori gainditzen badu, zurrunbilo korrontearen galera azkar handituko da eta burdinaren nukleoaren tenperatura ere handituko da. Hala ere, burdinazko materialen garapen bizkorrarekin, eragiketa maiztasun handiagoak dituzten burdinazko izkinak izkinan egon beharko lirateke.

Burdinazko beste galera bat histeresiaren galera da, histeresiaren kurbak inguratzen duen azaleraren proportzionala, korrontearen korronte alternoko osagaiaren swing anplitudearekin lotura duena; zenbat eta korronte alterno handiagoa izan, orduan eta histeresi galera handiagoa da.

Induktore baten zirkuitu baliokidean, induktorearekin paraleloan konektatutako erresistentzia erabili ohi da burdinaren galera adierazteko. Maiztasuna SRFren berdina denean, erreaktantzia induktiboa eta erreaktantzia kapazitiboa bertan behera uzten dira, eta erreaktantzia baliokidea zero da. Une honetan, induktorearen inpedantzia bobinatzeko galerarekiko erresistentziaren parekoa da bobinatzearen erresistentziarekin, eta burdinaren galeraren erresistentzia bobinatzeko erresistentzia baino askoz ere handiagoa da, beraz SRFko inpedantzia burdinaren galeraren erresistentziaren parekoa da gutxi gorabehera. Behe-tentsioko induktore bat adibidetzat hartuta, burdinaren galeraren erresistentzia 20kΩ ingurukoa da. Induktorearen bi muturretako balio-tentsio eraginkorra 5V-koa dela estimatzen bada, bere burdinaren galera 1,25mW ingurukoa da, eta horrek ere erakusten du zenbat eta burdinaren galeraren erresistentzia handiagoa izan, orduan eta hobea dela.

7. Ezkutuaren egitura

Ferrita-induktoreak ontziratzeko egiturak estaldurarik gabekoak, erdi apaindutako kola magnetikoarekin eta apaindutakoak dira, eta horietako bietan aire hutsune handia dago. Bistan denez, aire-hutsuneak ihes magnetikoa izango du eta, kasurik okerrenean, inguruko seinale txikien zirkuituekin oztopatuko du, edo inguruan material magnetiko bat baldin badago, bere induktantzia ere aldatu egingo da. Ontziratzeko beste egitura bat burdin hauts estanpatuaren induktore bat da. Induktorearen barruan hutsunerik ez dagoenez eta harilketa egitura solidoa denez, eremu magnetikoa xahutzeko arazoa nahiko txikia da. 10. irudia RTO 1004 osziloskopioaren FFT funtzioaren erabilera da isuritako eremu magnetikoaren magnitudea 3 mm-tan gainetik eta zigilatutako induktorearen alboan neurtzeko. 4. taulan pakete egitura induktore desberdinen ihes-eremu magnetikoaren alderaketa zerrendatzen da. Ikusten da blindatu gabeko induktoreak dituztela ihes magnetiko larrienak; estanpatutako indukzioek ihes magnetiko txikiena dute, estaldura efektu magnetiko onena erakusten dute. . Bi egitura hauen induktoreak ihesean dauden eremu magnetikoaren magnitudearen aldea 14dB ingurukoa da, hau da, ia 5 aldiz.

10图片16

10. irudia. Isuritako eremu magnetikoaren magnitudea 3 mm-tan neurtutako induktorearen gainetik eta alboan neurtuta

图片17 (4)

Taula 4. Pakete egitura induktoreak ihesean eremu magnetikoa alderatzea

8. akoplamendua

Aplikazio batzuetan, batzuetan, CC bihurgailu multzo ugari daude PCBan, normalean bata bestearen ondoan antolatuta daude eta dagozkien induktoreak elkarren ondoan ere antolatuta daude. Kola magnetikoarekin babesik gabeko edo erdi blindatutako mota erabiltzen baduzu, induktoreak elkarren artean lotu daitezke EMI interferentzia sortzeko. Hori dela eta, induktorea jartzerakoan, lehenik eta behin induktorearen polaritatea markatzea gomendatzen da, eta induktorearen barneko geruzaren abiapuntua eta bihurketa-puntua bihurgailuaren kommutazio-tentsioarekin konektatzea, hala nola, buck bihurgailuaren VSW, zein den puntu mugikorra. Irteerako terminala irteerako kondentsadorera konektatuta dago, hau da, puntu estatikoa; kobrezko hariaren harilkatzeak, beraz, eremu elektrikoaren babes maila jakin bat osatzen du. Multiplexorearen kableatuaren antolamenduan, induktantziaren polaritatea finkatzeak elkarren arteko induktantziaren magnitudea konpontzen eta ustekabeko EMI arazo batzuk ekiditen laguntzen du.

Aplikazioak:

Aurreko kapituluan induktorearen oinarrizko materiala, paketeen egitura eta ezaugarri elektriko garrantzitsuak aztertu ziren. Kapitulu honetan azalduko da nola aukeratu buck bihurgailuaren induktantzia balio egokia eta komertzialki erabilgarri dagoen induktorea aukeratzeko gogoetak.

(5) ekuazioan agertzen den moduan, induktorearen balioa eta bihurgailuaren kommutazio-maiztasunak induktorearen uhin korronteari (ΔiL) eragingo diote. Induktorearen uhin korrontea irteerako kondentsadoretik igaroko da eta irteerako kondentsadorearen uhin korronteari eragingo dio. Hori dela eta, irteerako kondentsadorearen hautaketan eragina izango du eta irteerako tentsioaren ripple tamainan ere eragina izango du. Gainera, induktantzia balioak eta irteerako kapazitantzia balioak sistemaren feedback diseinuan eta kargaren erantzun dinamikoan ere eragina izango dute. Induktantzia balio handiagoa aukeratzeak korronte tentsio txikiagoa du kondentsadorean, eta, gainera, onuragarria da irteerako tentsioaren ondulazioa murrizteko eta energia gehiago biltegiratzeko. Hala ere, induktantzia balio handiagoak bolumen handiagoa adierazten du, hau da, kostu handiagoa. Hori dela eta, bihurgailua diseinatzerakoan oso garrantzitsua da induktantzia balioaren diseinua.

图片18        (5)

(5) formulatik ikus daiteke sarrerako tentsioaren eta irteerako tentsioaren arteko tartea handiagoa denean, indukzioaren uhin korrontea handiagoa izango dela, hori dela induktorearen diseinuko kasurik txarrena. Beste analisi induktibo batzuekin batera, jaisteko bihurgailuaren induktantziaren diseinua hautatu behar da sarrerako gehieneko tentsioaren eta karga osoko baldintzetan.

Induktantziaren balioa diseinatzerakoan, beharrezkoa da indukzioaren uhin korrontearen eta induktorearen tamainaren arteko trukea egitea, eta uhin korronte faktorea (uhin korronte faktorea; γ) hemen definitzen da, (6) formulan bezala.

图片19(6)

(6) formula (5) formula ordezkatuz, induktantzia balioa (7) formula gisa adieraz daiteke.

图片20  (7)

(7) formularen arabera, sarrerako eta irteerako tentsioaren arteko aldea handiagoa denean, γ balioa handiagoa izan daiteke; aitzitik, sarrera eta irteerako tentsioa gertuago badaude, γ balioaren diseinuak txikiagoa izan behar du. Indukzio-korronte induktorearen eta tamainaren artean aukeratu ahal izateko, diseinuaren esperientziaren balio tradizionalaren arabera, γ 0,2 eta 0,5 artekoa izan ohi da. Jarraian, RT7276 adibide gisa hartzen da induktantziaren kalkulua eta komertzialki erabilgarri dauden induktoreak hautatzeko.

Diseinuaren adibidea: RT7276 denbora-etengabeko konstante aurreratuarekin diseinatua (Advanced Constant On-Time; ACOTTM) zuzentze sinkronoaren zuzenketa-bihurgailua, bere kommutazio-maiztasuna 700 kHz da, sarrerako tentsioa 4,5V-tik 18V-ra eta irteerako tentsioa 1,05V-koa da. . Karga osoko korrontea 3A da. Arestian aipatu bezala, induktantziaren balioa 18V-ko sarrera-tentsio maximoko eta 3A-ko karga osoaren baldintzetan diseinatu behar da, γ-ren balioa 0,35 gisa hartzen da eta aurreko balioa ekuazioan ordezkatzen da (7), induktantzia balioa da

图片21

 

Erabili indukzioaren balio konbentzionala 1,5 µH-ko induktorea. Ordeztu formula (5) honela induktorearen uhin korrontea kalkulatzeko.

图片22

Beraz, induktorearen gailurreko korrontea da

图片23

Korronte induktorearen (IRMS) balio efektiboa da

图片24

Induktorearen ripple osagaia txikia denez, korronte induktorearen balio efektiboa batez ere bere DC osagaia da, eta balio eraginkor hori induktorearen korronte nominal IDC hautatzeko oinarri gisa erabiltzen da. % 80ko beherapenaren (beherapenaren) diseinuarekin, induktantziaren baldintzak hauek dira:

 

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

 

5. taulan TDK serie desberdinen induktoreak eskuragarri agertzen dira, tamaina antzekoa baina pakete egituraz desberdina. Taulan ikus daiteke zigilatutako induktorearen (SPM6530T-1R5M) saturazio-korrontea eta korronte nominala handiak direla, eta erresistentzia termikoa txikia dela eta beroa xahutzea ona dela. Gainera, aurreko kapituluko eztabaidaren arabera, estanpatutako induktorearen oinarrizko materiala burdin hautsaren muina da, beraz, erdi blindatutako (VLS6045EX-1R5N) eta blindatutako (SLF7055T-1R5N) induktoreak dituen ferritaren nukleoarekin alderatzen da. kola magnetikoarekin. , DC alderdiaren ezaugarri onak ditu. 11. irudian, RT7276 aldizkako zuzeneko etengabeko sinkronizazio aurreratuaren etengabeko bihurgailuari aplikatutako induktoreen konparazio eraginkorra erakusten da. Emaitzek erakusten dute hiruren arteko eraginkortasun diferentzia ez dela esanguratsua. Beroa xahutzeko, DC alderdiaren ezaugarriak eta eremu magnetikoa xahutzeko arazoak kontuan hartzen badituzu, SPM6530T-1R5M induktoreak erabiltzea gomendatzen da.

图片25(5)

5. taula. TDK serie desberdinen induktantzien konparazioa

图片26 11

11. irudia. Bihurgailuen eraginkortasuna induktorearekin alderatzea

Pakete egitura eta induktantzia balio bera aukeratzen baduzu, baina tamaina txikiagoko induktoreak, hala nola SPM4015T-1R5M (4,4 × 4,1 × 1,5 mm), nahiz eta bere tamaina txikia izan, baina DC erresistentzia RDC (44,5 mΩ) eta erresistentzia termikoa ΘTH ( 51˚C) / W) Handiagoa. Zehaztapen bereko bihurgailuetarako, induktoreak onartzen duen korrontearen balio efektiboa ere berdina da. Jakina, DC erresistentziak eraginkortasuna murriztu egingo du karga astunetan. Gainera, erresistentzia termiko handiak beroa xahutzea eskasa da. Hori dela eta, induktorea aukeratzerakoan, tamaina murriztuaren onurak kontuan hartzeaz gain, dituen gabeziak ebaluatu behar dira.

 

Laburbilduz

Induktantzia aldatzeko potentzia bihurgailuetan gehien erabiltzen diren osagai pasiboetako bat da, energia biltegiratzeko eta iragazteko erabil daitekeena. Hala ere, zirkuituaren diseinuan, arreta jarri behar den induktantzia-balioa ez ezik, beste parametro batzuk ere kontuan hartzen dira: AC erresistentzia eta Q balioa, korrontearen tolerantzia, burdinaren nukleoaren saturazioa eta paketeen egitura, etab. kontuan hartu behar da induktorea aukeratzerakoan. . Parametro hauek oinarrizko materialarekin, fabrikazio prozesuarekin eta tamainarekin eta kostuarekin erlazionatuta daude normalean. Hori dela eta, artikulu honek burdinazko nukleo material desberdinen ezaugarriak eta induktantzia egokia nola aukeratu elikagai horniduraren diseinurako erreferentzia gisa aurkezten ditu.

 


Mezuaren ordua: 21-ek-15-2021