124

novaĵoj

Resumo

Induktiloj estas gravegaj eroj en ŝanĝaj transformiloj, kiel konservado de energio kaj elektrofiltroj. Estas multaj specoj de induktiloj, ekzemple por malsamaj aplikoj (de malalta ofteco al alta ofteco), aŭ malsamaj kernaj materialoj, kiuj influas la karakterizaĵojn de la induktilo, ktp. Induktiloj uzataj en ŝanĝaj transformiloj estas altfrekvencaj magnetaj komponantoj. Tamen, pro diversaj faktoroj kiel materialoj, funkciaj kondiĉoj (kiel tensio kaj kurento), kaj ĉirkaŭa temperaturo, la prezentitaj karakterizaĵoj kaj teorioj estas tute malsamaj. Sekve, en la cirkvita projektado, krom la baza parametro de la indukta valoro, ankoraŭ devas esti konsiderata la rilato inter la impedanco de la induktilo kaj la rezisto kaj ofteco de AK, la kerna perdo kaj la saturaj kurentaj karakterizaĵoj, ktp. Ĉi tiu artikolo enkondukos plurajn gravajn induktilajn kernajn materialojn kaj iliajn karakterizaĵojn, kaj ankaŭ gvidos potencajn inĝenierojn elekti komerce haveblajn normajn induktilojn.

Antaŭparolo

Induktilo estas elektromagneta indukta ero, kiu estiĝas per volvado de certa nombro da bobenoj (bobeno) sur bobeno aŭ kerno kun izolita drato. Ĉi tiu bobeno nomiĝas indukta bobeno aŭ Induktilo. Laŭ la principo de elektromagneta indukto, kiam la bobeno kaj la magneta kampo moviĝas relative unu al la alia, aŭ la bobeno generas alternan magnetan kampon tra alterna kurento, induktita tensio estos generita por rezisti la ŝanĝon de la origina magneta kampo, kaj ĉi tiu karakterizaĵo por bremsi la nunan ŝanĝon nomiĝas induktanco.

La formulo de induktanca valoro estas kiel formulo (1), kiu estas proporcia al la magneta permeablo, la kvadrato de la volvaĵo fariĝas N, kaj la ekvivalenta magneta cirkvita sekca areo Ae, kaj estas inverse proporcia al la ekvivalenta magneta cirkvita longo le . Estas multaj specoj de induktanco, ĉiu taŭga por malsamaj aplikoj; la induktanco rilatas al la formo, grandeco, serpentuma metodo, nombro da turnoj kaj la speco de meza magneta materialo.

图片1

(1)

Depende de la formo de la fera kerno, la induktanco inkluzivas toroidal, E-kernon kaj tamburon; rilate al fera kerna materialo, estas ĉefe ceramika kerno kaj du molaj magnetaj specoj. Ili estas ferito kaj metala pulvoro. Depende de la strukturo aŭ pakmetodo, estas drato bobenita, plurtavola kaj muldita, kaj la drata bobeno havas neŝirmitan kaj duonon de magneta gluo Ŝirmita (duonŝirmita) kaj ŝirmita (ŝirmita), ktp.

La induktilo funkcias kiel kurta cirkvito en kontinua kurento, kaj prezentas altan impedancon al alterna kurento. La bazaj uzoj en cirkvitoj inkluzivas sufokadon, filtradon, agordadon kaj konservadon de energio. En la apliko de la ŝaltila konvertilo, la induktilo estas la plej grava konservado de energio, kaj formas malalt-enirpermesilan filtrilon kun la eliga kondensilo por redukti la eltensian ondadon, do ĝi ankaŭ ludas gravan rolon en la filtra funkcio.

Ĉi tiu artikolo enkondukos la diversajn kernajn materialojn de induktiloj kaj iliajn karakterizaĵojn, kaj ankaŭ kelkajn el la elektraj karakterizaĵoj de induktiloj, kiel grava pritaksa referenco por elekti induktilojn dum cirkvita projektado. En la aplika ekzemplo, kiel kalkuli la induktan valoron kaj kiel elekti komerce haveblan norman induktilon, oni enkondukos per praktikaj ekzemploj.

Speco de kerna materialo

Induktiloj uzataj en ŝanĝaj transformiloj estas altfrekvencaj magnetaj komponantoj. La kerna materialo en la centro plej influas la karakterizaĵojn de la induktilo, kiel impedanco kaj ofteco, indukta valoro kaj ofteco, aŭ kernaj saturaj karakterizaĵoj. La jenaj enkondukos la komparon de pluraj komunaj feraj kernaj materialoj kaj iliaj saturaj karakterizaĵoj kiel grava referenco por elekti potencajn induktilojn:

1. Ceramika kerno

Ceramika kerno estas unu el la oftaj induktancaj materialoj. Ĝi estas ĉefe uzata por provizi la subtenan strukturon uzatan dum bobenado de la bobeno. Ĝi ankaŭ estas nomata "aerkerna induktilo". Ĉar la fera kerno uzata estas nemagneta materialo kun tre malalta temperatura koeficiento, la indukta valoro estas tre stabila en la funkcia temperaturo. Tamen, pro la nemagneta materialo kiel la mediumo, la induktanco estas tre malalta, kio ne tre taŭgas por la apliko de potencaj transformiloj.

2. Ferito

La ferita kerno uzata ĝenerale altfrekvencaj induktiloj estas ferita komponaĵo enhavanta nikelan zinkon (NiZn) aŭ manganan zinkon (MnZn), kiu estas mola magneta feromagneta materialo kun malalta koerciveco. Figuro 1 montras la histerezan kurbon (BH-buklo) de ĝenerala magneta kerno. La truda forto HC de magneta materialo ankaŭ nomiĝas truda forto, kio signifas, ke kiam la magneta materialo estas magnetigita ĝis magneta saturiĝo, ĝia magnetigo (magnetigo) reduktiĝas al nulo La bezonata magneta kampa forto tiutempe. Pli malalta trudemo signifas pli malaltan reziston al malmagnetigo kaj ankaŭ signifas malpli altan histerezan perdon.

Manganez-zinkaj kaj nikel-zinkaj feritoj havas relative altan relativan permeablon (μr), ĉirkaŭ 1500-15000 kaj 100-1000, respektive. Ilia alta magneta permeablo igas la feran kernon pli alta en certa volumo. La induktanco. Tamen la malavantaĝo estas, ke ĝia tolerebla satura fluo estas malalta, kaj post kiam la fera kerno estas saturita, la magneta permeablo falos akre. Konsultu Figuron 4 por la malpliiga tendenco de magneta permeablo de feritaj kaj pulvoraj feraj kernoj kiam la fera kerno estas saturita. Komparo. Se uzata en potencaj induktiloj, aera breĉo restos en la ĉefa magneta cirkvito, kiu povas redukti permeablon, eviti saturiĝon kaj stoki pli da energio; kiam la aerinterspaco estas inkluzivita, la ekvivalenta relativa permeablo povas esti ĉirkaŭ 20- Inter 200. Ĉar la alta rezisteco de la materialo mem povas redukti la perdon kaŭzitan de kirla kurento, la perdo estas pli malalta ĉe altfrekvencoj, kaj ĝi pli taŭgas por altfrekvencaj transformiloj, EMI-filtrilaj induktiloj kaj energi-stokaj induktiloj de potencaj transformiloj. Laŭ operacia ofteco, nikela-zinka ferito taŭgas por uzo (> 1 MHz), dum mangan-zinka ferito taŭgas por pli malaltaj frekvencaj bandoj (<2 MHz).

图片2         1

Figuro 1. La histereza kurbo de la magneta kerno (BR: remanenco; BSAT: saturado de magneta flua denseco)

3. Pulvora fera kerno

Pulvferaj kernoj ankaŭ estas mol-magnetaj feromagnetaj materialoj. Ili estas faritaj el feraj pulvoraj alojoj de malsamaj materialoj aŭ nur ferpulvoro. La formulo enhavas nemagnetajn materialojn kun malsamaj partikloj, do la satura kurbo estas relative milda. La pulvora fera kerno estas plejparte toroida. Figuro 2 montras la pulvoran feran kernon kaj ĝian transversan vidpunkton.

Oftaj pulvoraj feraj kernoj inkluzivas fer-nikelan-molibdenan alojon (MPP), sendust (Sendust), fer-nikelan alojon (alta fluo) kaj feran pulvoran kernon (ferpulvoro). Pro la malsamaj komponantoj, ĝiaj trajtoj kaj prezoj ankaŭ diferencas, kio influas la elekton de induktiloj. La jenaj enkondukos la menciitajn kernajn specojn kaj komparos iliajn karakterizaĵojn:

A. Fero-nikelo-molibdena alojo (MPP)

Fe-Ni-Mo-alojo estas mallongigita kiel MPP, kio estas la mallongigo de molypermalloy-pulvoro. La relativa permeablo estas ĉirkaŭ 14-500, kaj la saturado de magneta flua denseco estas ĉirkaŭ 7500 Gauss (Gauss), kiu estas pli alta ol la saturado de magneta flua denseco de ferito (ĉirkaŭ 4000-5000 Gauss). Multaj ekstere. MPP havas la plej malgrandan feran perdon kaj havas la plej bonan temperaturan stabilecon inter pulvoraj kernoj. Kiam la ekstera DC-kurento atingas la saturan kurenton ISAT, la indukta valoro malpliiĝas malrapide sen abrupta mildigo. MPP havas pli bonan rendimenton sed pli altan koston, kaj estas kutime uzata kiel elektrokonduktilo kaj EMI-filtrado por potencaj transformiloj.

 

B. Sendust

La fero-silicio-aluminia aloja fera kerno estas aloja fera kerno kunmetita el fero, silicio kaj aluminio, kun relativa magneta permeablo de ĉirkaŭ 26 ĝis 125. La fera perdo estas inter la fera pulvora kerno kaj MPP kaj fero-nikela alojo. . La satureco de magneta flua denseco estas pli alta ol MPP, ĉirkaŭ 10500 Gauss. Temperaturaj stabileco kaj saturiĝaj aktualaj karakterizaĵoj estas iomete pli malaltaj ol MPP kaj fero-nikela alojo, sed pli bonaj ol fera pulvora kerno kaj ferita kerno, kaj la relativa kosto estas pli malmultekosta ol MPP kaj fera-nikela alojo. Ĝi estas plejparte uzita en EMI-filtrado, potencfakta korektado (PFC) cirkvitoj kaj potencaj induktiloj de ŝanĝaj potencaj transformiloj.

 

C. Fero-nikela alojo (alta fluo)

La fero-nikela alojkerno estas farita el fero kaj nikelo. La relativa magneta permeablo estas ĉirkaŭ 14-200. La fera perdo kaj temperatura stabileco estas inter MPP kaj fero-silicio-aluminia alojo. La fera-nikela aloja kerno havas la plej altan saturan magnetan fluan densecon, ĉirkaŭ 15.000 Gaŭs, kaj povas elteni pli altajn DC-antaŭjuĝajn fluojn, kaj ĝiaj DC-antaŭjuĝaj trajtoj ankaŭ pli bonas. Aplika amplekso: Aktiva potenca faktoro-korekto, energi-stokada induktanco, filtrila induktanco, altfrekvenca transformilo de muŝa malantaŭa transformilo, ktp.

 

D. Fera pulvoro

La fera pulvora kerno estas farita el altpuraj ferpulvoraj eroj kun tre malgrandaj eroj izolitaj unu de la alia. La fabrikada procezo igas ĝin havi distribuitan aerinterspacon. Krom la ringoformo, la oftaj kernaj formoj de fera pulvoro ankaŭ havas E-specajn kaj stampajn specojn. La relativa magneta permeablo de la fera pulvora kerno estas ĉirkaŭ 10 ĝis 75, kaj la alta saturiga magneta flua denseco estas ĉirkaŭ 15000 Gauss. Inter la pulvoraj kernoj, la ferpulvora kerno havas la plej altan feran perdon sed la plej malaltan koston.

Figuro 3 montras la BH-kurbojn de PC47-mangan-zinka ferito fabrikita de TDK kaj pulvoraj feraj kernoj -52 kaj -2 fabrikitaj de MICROMETALS; la relativa magneta permeablo de mangan-zinka ferito estas multe pli alta ol tiu de pulvoraj feraj kernoj kaj estas saturita. La magneta flua denseco ankaŭ estas tre malsama, la ferito estas ĉirkaŭ 5000 Gauss kaj la fera pulvora kerno estas pli ol 10000 Gauss.

图片3   3

Figuro 3. BH-kurbo de mangan-zinka ferito kaj fera pulvoro kernoj de malsamaj materialoj

 

Resume, la saturaj trajtoj de la fera kerno estas malsamaj; post kiam la saturiĝa fluo superas, la magneta permeablo de la ferita kerno akre falos, dum la fera pulvora kerno povas malrapide malpliiĝi. Figuro 4 montras la magnetajn permeablajn gutajn karakterizaĵojn de pulva fera kerno kun la sama magneta permeablo kaj ferito kun aerinterspaco sub malsamaj magneta kampaj fortoj. Ĉi tio ankaŭ klarigas la induktancon de la ferita kerno, ĉar la permeablo falas akre kiam la kerno estas saturita, kiel videblas el ekvacio (1), ĝi ankaŭ kaŭzas ke la induktanco falas akre; dum la pulvora kerno kun distribuita aera interspaco, la magneta permeablo La rapideco malpliiĝas malrapide kiam la fera kerno estas saturita, do la induktanco malpliiĝas pli milde, tio estas, ĝi havas pli bonajn DC-antaŭjuĝajn karakterizaĵojn. En la apliko de potencaj konvertiloj, ĉi tiu karakterizaĵo estas tre grava; se la malrapida saturiĝa karakterizaĵo de la induktilo ne bonas, la indukta kurento leviĝas al la satura fluo, kaj la subita falo de induktanco kaŭzos la aktualan streĉon de la ŝanĝa kristalo akre leviĝi, kio facile kaŭzas damaĝon.

图片3    4

Figuro 4. Magneta permeablo faligas karakterizaĵojn de pulvora fera kerno kaj ferita fera kerno kun aerinterspaco sub malsama magneta kampa forto.

 

Induktilaj elektraj trajtoj kaj paka strukturo

Kiam vi projektas ŝanĝan konvertilon kaj elektas induktilon, la indukta valoro L, impedanco Z, AC-rezisto ACR kaj Q-valoro (kvalito-faktoro), taksita aktuala IDC kaj ISAT, kaj kerna perdo (kerna perdo) kaj aliaj gravaj elektraj karakterizaĵoj estas nepra estu konsiderata. Krome, la paka strukturo de la induktilo influos la grandon de la magneta elfluado, kiu siavice influas EMI. La jenaj diskutos la supre menciitajn trajtojn aparte kiel konsiderojn por elekti induktilojn.

1. Indukta valoro (L)

La indukta valoro de induktilo estas la plej grava baza parametro en cirkvita projektado, sed oni devas kontroli ĉu la indukta valoro estas stabila ĉe la operacia ofteco. La nominala valoro de la induktanco estas kutime mezurita je 100 kHz aŭ 1 MHz sen ekstera DC-antaŭjuĝo. Kaj por certigi la eblon de amasa aŭtomata produktado, la toleremo de la induktilo estas kutime ± 20% (M) kaj ± 30% (N). Figuro 5 estas la indukta-frekvenca karakteriza grafeo de induktilo NR4018T220M de Taiyo Yuden mezurita per la LCR-mezurilo de Wayne Kerr. Kiel montrite en la figuro, la indukta valora kurbo estas relative plata antaŭ 5 MHz, kaj la indukta valoro preskaŭ povas esti rigardata kiel konstanto. En la altfrekvenca bando pro la resonanco generita de la parazita kapacitanco kaj induktanco, la induktanca valoro pliiĝos. Ĉi tiu ofteco de resono nomiĝas mem-resonanta ofteco (SRF), kiu kutime bezonas esti multe pli alta ol la operacia ofteco.

图片5  5

Figuro 5, Taiyo Yuden NR4018T220M indukta-ofteca karakteriza mezura diagramo

 

2. Impedanco (Z)

Kiel montrite en Figuro 6, la impedanca diagramo ankaŭ videblas laŭ la agado de la induktanco ĉe malsamaj oftecoj. La impedanco de la induktilo estas proksimume proporcia al la ofteco (Z = 2πfL), do ju pli alta estas la ofteco, la reaktanco estos multe pli granda ol la rezisto de AC, do la impedanco kondutas kiel pura indukto (fazo estas 90˚). Ĉe altfrekvencoj, pro la parazita kapacitanca efiko, videblas la memresona frekvenca punkto de la impedanco. Post ĉi tiu punkto, la impedanco falas kaj fariĝas kapacita, kaj la fazo iom post iom ŝanĝiĝas al -90 ˚.

图片6  6

3. Q-valoro kaj AC-rezisto (ACR)

Q-valoro en la difino de induktanco estas la rilatumo de reaktanco al rezisto, do la rilatumo de la imaga parto al la reala parto de la impedanco, kiel en formulo (2).

图片7

(2)

Kie XL estas la reaktanco de la induktilo, kaj RL estas la AC-rezisto de la induktoro.

En la malaltfrekvenca gamo, la rezisto de AK estas pli granda ol la reaktanco kaŭzita de la induktanco, do ĝia Q-valoro estas tre malalta; ĉar la ofteco pliiĝas, la reaktanco (ĉirkaŭ 2πfL) fariĝas pli kaj pli granda, eĉ se la rezisto pro haŭta efiko (haŭta efiko) kaj proksimeco (proksimeco) efiko) La efiko fariĝas pli kaj pli granda, kaj la Q-valoro ankoraŭ pliiĝas kun ofteco. ; alproksimiĝante al SRF, la indukta reaktanco iom post iom kompensiĝas per la kapacita reaktanco, kaj la Q-valoro iom post iom malgrandiĝas; kiam la SRF fariĝas nula, ĉar la indukta reaktanco kaj la kapacita reaktanco estas tute samaj Malaperas. Figuro 7 montras la rilaton inter Q-valoro kaj ofteco de NR4018T220M, kaj la rilato estas en la formo de inversa sonorilo.

图片8  7

Figuro 7. La rilato inter Q-valoro kaj ofteco de induktoro NR4018T220M de Taiyo Yuden

En la aplika frekvenca bendo de induktanco, ju pli alta estas la Q-valoro, des pli bona; ĝi signifas, ke ĝia reaktanco estas multe pli granda ol la alterna rezisto. Ĝenerale dirite, la plej bona Q-valoro superas 40, kio signifas, ke la kvalito de la induktilo estas bona. Tamen ĝenerale kiam la DC-antaŭjuĝo pliiĝas, la indukta valoro malpliiĝos kaj la Q-valoro ankaŭ malpliiĝos. Se oni uzas platan emajlitan draton aŭ plurfadenan emajlitan draton, la haŭta efiko, tio estas AC-rezisto, povas esti reduktita, kaj la Q-valoro de la induktilo ankaŭ povas esti pliigita.

La DC-rezisto DCR estas ĝenerale konsiderata kiel la DC-rezisto de la kupra drato, kaj la rezisto povas esti kalkulita laŭ la drata diametro kaj longo. Tamen, la plej multaj el la malaltaj nunaj SMD-induktiloj uzos ultrasona veldado por fari la kupran tukon de la SMD ĉe la kurbiĝema terminalo. Tamen, ĉar la kupra drato ne longas kaj la rezista valoro ne estas alta, la velda rezisto ofte konsistigas konsiderindan proporcion de la ĝenerala DC-rezisto. Prenante la dratan bobenitan SMD-induktilon TDF CLF6045NIT-1R5N de TDK kiel ekzemplon, la mezurita rezisto de DC estas 14,6mΩ, kaj la rezisto de DC kalkulita surbaze de la drata diametro kaj longo estas 12,1mΩ. La rezultoj montras, ke ĉi tiu velda rezisto konsistigas ĉirkaŭ 17% de la ĝenerala rezisto de DC.

AC-rezisto ACR havas haŭtefikon kaj proksimecefikon, kio igos ACR pliiĝi kun ofteco; en la apliko de ĝenerala induktanco, ĉar la AC-komponanto estas multe pli malalta ol la DC-komponento, la influo kaŭzita de ACR ne estas evidenta; sed ĉe malpeza ŝarĝo, Ĉar la DC-komponanto estas reduktita, la perdo kaŭzita de ACR ne povas esti ignorita. La haŭta efiko signifas, ke sub AK-kondiĉoj, la aktuala distribuo ene de la konduktilo estas neegala kaj koncentrita sur la surfaco de la drato, rezultigante redukton de la ekvivalenta drata sekca areo, kiu siavice pliigas la ekvivalentan reziston de la drato kun ofteco. Krome, en dratvolvaĵo, apudaj dratoj kaŭzos aldonon kaj subtrahon de kampoj pro la fluo, tiel ke la fluo koncentriĝas sur la surfaco najbara al la drato (aŭ la plej malproksima surfaco, depende de la direkto de la fluo ), kiu ankaŭ kaŭzas ekvivalentan dratan interkapton. La fenomeno ke la areo malpliiĝas kaj la ekvivalenta rezisto pliiĝas estas la tiel nomata proksimeca efiko; en la indukta apliko de plurtavola volvaĵo, la proksimeca efiko estas eĉ pli evidenta.

图片9  8

Figuro 8 montras la rilaton inter alterna rezisto kaj ofteco de la drato bobenita SMD-induktilo NR4018T220M. Kun ofteco de 1kHz, la rezisto estas ĉirkaŭ 360mΩ; ĉe 100kHz, la rezisto altiĝas ĝis 775mΩ; ĉe 10MHz, la rezista valoro proksimas al 160Ω. Taksante la kupran perdon, la kalkulo devas konsideri la ACR kaŭzitan de la haŭto kaj proksimecaj efikoj, kaj modifi ĝin al formulo (3).

4. Saturita kurento (ISAT)

Saturada kurento ISAT estas ĝenerale la antaŭjuĝa kurento markita kiam la induktanca valoro mildiĝas kiel 10%, 30% aŭ 40%. Por aera interspaco-ferito, ĉar ĝia satura aktuala karakterizaĵo estas tre rapida, ne estas multe da diferenco inter 10% kaj 40%. Vidu Figuron 4. Tamen, se temas pri fera pulvora kerno (kiel stampita induktilo), la satura kurbo estas relative milda, kiel montrite en Figuro 9, la biaso-kurento je 10% aŭ 40% de la induktanca mildigo multe malsama, do la saturiga aktuala valoro estos diskutita aparte por la du specoj de feraj kernoj jene.

Por aera interspaco-ferito, estas racie uzi ISAT kiel la supran limon de la maksimuma indukta kurento por cirkvitaj aplikoj. Tamen, se ĝi estas fera pulvora kerno, pro la malrapida saturiga karakterizo, ne estos problemo eĉ se la maksimuma kurento de la aplika cirkvito superas ISAT. Tial ĉi tiu fera kerna trajto plej taŭgas por ŝanĝi konvertilajn aplikojn. Sub peza ŝarĝo, kvankam la indukta valoro de la induktilo estas malalta, kiel montrite en Figuro 9, la aktuala ondeta faktoro estas alta, sed la aktuala toleremo de aktuala kondensilo estas alta, do ĝi ne estos problemo. Sub malpeza ŝarĝo, la indukta valoro de la induktilo estas pli granda, kio helpas redukti la ondan fluon de la induktilo, tiel reduktante la feran perdon. Figuro 9 komparas la saturan nunan kurbon de la ferita ferito SLF7055T1R5N de TDK kaj stampita fera pulvora kerna induktilo SPM6530T1R5M sub la sama nominala valoro de induktanco.

图片9   9

Figuro 9. Satura kurba kurbo de vundita ferito kaj stampita fera pulvora kerno sub la sama nominala valoro de induktanco

5. Taksita kurento (IDC)

La IDC-valoro estas la DC-biaso kiam la indukta temperaturo altiĝas al Tr˚C. La specifoj ankaŭ indikas ĝian DC-rezistvaloron RDC je 20˚C. Laŭ la temperaturo-koeficiento de la kupra drato estas ĉirkaŭ 3.930 ppm, kiam la temperaturo de Tr altiĝas, ĝia rezista valoro estas RDC_Tr = RDC (1 + 0.00393Tr), kaj ĝia elektrokonsumo estas PCU = I2DCxRDC. Ĉi tiu kupro-perdo disiĝas sur la surfaco de la induktilo, kaj la termika rezisto ΘTH de la induktoro povas esti kalkulita:

图片13(2)

Tabelo 2 rilatas al la datuma folio de la serio TDK VLS6045EX (6,0 × 6,0 × 4,5 mm), kaj kalkulas la termikan reziston je temperaturo de 40˚C. Evidente, por induktiloj de la sama serio kaj grandeco, la kalkulita termika rezisto estas preskaŭ la sama pro la sama surfaca varma disipada areo; alivorte, oni povas taksi la taksitan nunan IDC de malsamaj induktiloj. Malsamaj serioj (pakoj) de induktiloj havas malsamajn termikajn rezistojn. Tabelo 3 komparas la termikan reziston de induktiloj de serio TDK VLS6045EX (duonŝirmita) kaj serio SPM6530 (muldita). Ju pli granda estas la termika rezisto, des pli alta estas la temperatura leviĝo generita kiam la induktanco fluas tra la ŝarĝa kurento; alie, la pli malalta.

图片14  (2)

Tabelo 2. Termika rezisto de induktiloj de serio VLS6045EX kun temperaturo altiĝas de 40˚C

El Tabelo 3 videblas, ke eĉ se la grandeco de la induktiloj similas, la termika rezisto de la stampitaj induktiloj estas malalta, tio estas, ke la varma disipado estas pli bona.

图片15  (3)

Tabelo 3. Komparo de termika rezisto de malsamaj pakaj induktiloj.

 

6. Kerna perdo

Kerna perdo, nomata fera perdo, estas ĉefe kaŭzita de kirlofluo kaj histereza perdo. La grandeco de la kirla kurenta perdo ĉefe dependas de tio, ĉu la kerna materialo estas facile "kondutebla"; se la konduktivo estas alta, tio estas, la rezisteco estas malalta, la perdokurento estas alta, kaj se la rezisteco de la ferito estas alta, la kirla kurento estas relative malalta. Perdo de kurba kirlo ankaŭ rilatas al ofteco. Ju pli alta estas la ofteco, des pli granda estas la kirla kurento. Tial, la kerna materialo determinos la taŭgan funkcian oftecon de la kerno. Ĝenerale dirite, la laborfrekvenco de fera pulvora kerno povas atingi 1MHz, kaj la laborfrekvenco de ferito povas atingi 10MHz. Se la operacia ofteco superas ĉi tiun oftecon, la perdo de kirlo kreskos rapide kaj ankaŭ la fera kerna temperaturo pliiĝos. Tamen, kun la rapida disvolviĝo de feraj kernaj materialoj, feraj kernoj kun pli altaj funkciadaj oftecoj devas esti tuj post la angulo.

Alia fera perdo estas la histereza perdo, kiu estas proporcia al la areo ĉirkaŭita de la histereza kurbo, kiu rilatas al la svinga amplekso de la AC-ero de la kurento; ju pli granda estas la svingo de AC, des pli granda estas la histereza perdo.

En la ekvivalenta cirkvito de induktilo, rezistilo konektita paralele al la induktilo estas ofte uzata por esprimi la feran perdon. Kiam la ofteco egalas al SRF, la indukta reaktanco kaj kapacita reaktanco nuliĝas, kaj la ekvivalenta reaktanco estas nula. En ĉi tiu tempo, la impedanco de la induktilo samvaloras al la rezisto de fera perdo en serio kun la volva rezisto, kaj la rezisto de fera perdo estas multe pli granda ol la volva rezisto, do La impedanco ĉe SRF estas proksimume egala al la rezisto de fera perdo. Prenante ekzemplon de malalta tensio-induktilo, ĝia fera perdo-rezisto estas ĉirkaŭ 20kΩ. Se la efektiva valora tensio ĉe ambaŭ finoj de la induktilo estas taksita esti 5V, ĝia fera perdo estas ĉirkaŭ 1,25mW, kio ankaŭ montras, ke ju pli granda estas la fera perda rezisto, des pli bone.

7. Ŝirmstrukturo

La paka strukturo de feritaj induktiloj inkluzivas neŝirmitajn, duonŝirmitajn per magneta gluo kaj ŝirmitajn, kaj estas konsiderinda aerinterspaco en ĉiu el ili. Evidente, la aerinterspaco havos magnetan elfluadon, kaj en la plej malbona kazo, ĝi influos la ĉirkaŭajn malgrandajn signalajn cirkvitojn, aŭ se estas magneta materialo proksime, ankaŭ ĝia induktanco estos ŝanĝita. Alia enpaka strukturo estas stampita ferpulvora induktilo. Ĉar ne estas interspaco ene de la induktilo kaj la kurbiĝema strukturo estas solida, la problemo de magneta kampa disipado estas relative malgranda. Figuro 10 estas la uzo de la FFT-funkcio de la oscilografo RTO 1004 por mezuri la grandon de la elfluanta magneta kampo je 3mm super kaj flanke de la stampita induktilo. Tabelo 4 listigas la komparon de la elfluanta magneta kampo de malsamaj pakaĵaj strukturaj induktiloj. Videblas, ke neŝirmitaj induktiloj havas la plej gravan magnetan elfluadon; stampitaj induktiloj havas la plej malgrandan magnetan elfluadon, montrante la plej bonan magnetan ŝirman efikon. . La diferenco en la grando de la elfluanta magneta kampo de la induktiloj de ĉi tiuj du strukturoj estas ĉirkaŭ 14dB, kio estas preskaŭ 5 fojoj.

10图片16

Figuro 10. La grando de la elfluanta magneta kampo mezurita je 3mm super kaj flanke de la stampita induktilo

图片17 (4)

Tabelo 4. Komparo de la elfluanta magneta kampo de malsamaj pakaĵaj strukturaj induktiloj

8. kuplado

En iuj aplikoj, kelkfoje estas multaj aroj de DC-transformiloj sur la PCB, kiuj kutime estas aranĝitaj unu apud la alia, kaj iliaj respondaj induktiloj ankaŭ estas aranĝitaj unu apud la alia. Se vi uzas neŝirmitan aŭ duonŝirmitan tipon kun magneta gluo Induktiloj povas esti kunigitaj unu kun la alia por formi EMI-interferon. Tial, kiam oni metas la induktilon, oni rekomendas marki la polusecon de la induktilo unue, kaj konekti la komencan kaj serpentuman punkton de la plej interna tavolo de la induktilo al la ŝanĝa tensio de la konvertilo, kiel ekzemple la VSW de buck-transformilo, kiu estas la movopunkto. La elira terminalo estas konektita al la eliga kondensilo, kiu estas la statika punkto; la kupra drata volvaĵo do formas certan gradon de elektra kampo-ŝirmado. En la kabliga aranĝo de la multipleksilo, fiksi la polarecon de la induktanco helpas ripari la grandon de la reciproka induktanco kaj eviti iujn neatenditajn EMI-problemojn.

Aplikoj:

La antaŭa ĉapitro diskutis la kernan materialon, pakan strukturon kaj gravajn elektrajn trajtojn de la induktilo. Ĉi tiu ĉapitro klarigos kiel elekti la taŭgan induktan valoron de la buka konvertilo kaj la konsiderojn por elekti komerce haveblan induktilon.

Kiel montrite en ekvacio (5), la indukta valoro kaj la ŝanĝa ofteco de la transformilo influos la induktan ondan kurenton (ΔiL). La indukta ondokurento fluos tra la eliga kondensilo kaj influos la ondetan kurenton de la eliga kondensilo. Tial ĝi influos la elekton de la eliga kondensilo kaj plu influos la ondan grandecon de la eliga tensio. Krome, la indukta valoro kaj la eliga kapacitanca valoro ankaŭ influos la reagan projektadon de la sistemo kaj la dinamikan respondon de la ŝarĝo. Elekti pli grandan induktan valoron havas malpli aktualan streĉon sur la kondensilo, kaj ankaŭ utilas por redukti ondotensian ondadon kaj povas stoki pli da energio. Tamen pli granda indukta valoro indikas pli grandan volumon, do pli altan koston. Tial, kiam projektas la konvertilon, la projektado de la indukta valoro tre gravas.

图片18        (5)

El la formulo (5) videblas, ke kiam la breĉo inter la eniga tensio kaj la eliga tensio estas pli granda, la indukta ondeta fluo estos pli granda, kio estas la plej malbona kazo de la indukta projektado. Kune kun alia indukta analizo, la indukta projektopunkto de la paŝa konvertilo kutime devas esti elektita laŭ la kondiĉoj de maksimuma eniga tensio kaj plena ŝarĝo.

Kiam vi projektas la induktan valoron, necesas fari interŝanĝon inter la indukta ondokurento kaj la indukta grandeco, kaj la ondeta kurenta faktoro (ondeta kurenta faktoro; γ) estas difinita ĉi tie, kiel en formulo (6).

图片19(6)

Anstataŭigante formulon (6) en formulon (5), la indukta valoro povas esti esprimita kiel formulo (7).

图片20  (7)

Laŭ formulo (7), kiam la diferenco inter la eniga kaj eliga tensio estas pli granda, la γ-valoro povas esti elektita pli granda; male, se la eniga kaj eliga tensio estas pli proksimaj, la dezajno de γ-valoro devas esti pli malgranda. Por elekti inter la indukta ondokurento kaj la grandeco, laŭ la tradicia projekta spertvaloro, γ kutime estas 0,2 ĝis 0,5. La sekvaĵo prenas RT7276 kiel ekzemplon por ilustri la kalkulon de induktanco kaj la elekton de komerce haveblaj induktiloj.

Ekzempla projektado: Projektita per RT7276 progresinta konstanta ĝustatempa (Altnivela Konstanta Ĝustatempa; ACOTTM) sinkrona rektiga rektiga konvertilo, ĝia ŝanĝa ofteco estas 700 kHz, la eniga tensio estas 4.5V al 18V, kaj la eliga tensio estas 1.05V . La plenŝarĝa kurento estas 3A. Kiel menciite supre, la indukta valoro devas esti projektita laŭ la kondiĉoj de la maksimuma eniga tensio de 18V kaj la plena ŝarĝo de 3A, la valoro de γ estas prenita kiel 0,35, kaj la supra valoro anstataŭiĝas en ekvacion (7), la induktanco valoro estas

图片21

 

Uzu induktilon kun konvencia nominala indukta valoro de 1,5 µH. Anstataŭigu formulon (5) por kalkuli la induktan ondokurenton jene.

图片22

Tial la pinta kurento de la induktilo estas

图片23

Kaj la efika valoro de la indukta kurento (IRMS) estas

图片24

Ĉar la indukta ondokomponento estas malgranda, la efika valoro de la indukta kurento estas ĉefe ĝia DC-komponanto, kaj ĉi tiu efika valoro estas uzata kiel bazo por elekti la induktan kurenton IDC. Kun 80% malpliiga (malpliiga) dezajno, la induktancaj postuloj estas:

 

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

 

Tabelo 5 listigas la disponeblajn induktilojn de malsamaj serioj de TDK, similaj laŭ grandeco sed malsamaj laŭ paka strukturo. El la tabelo videblas, ke la saturiga kurento kaj taksita kurento de la stampita induktilo (SPM6530T-1R5M) estas grandaj, kaj la termika rezisto estas malgranda kaj la varma disipado estas bona. Krome, laŭ la diskuto en la antaŭa ĉapitro, la kerna materialo de la stampita induktilo estas fera pulvora kerno, do ĝi estas komparata kun la ferita kerno de la duonŝirmitaj (VLS6045EX-1R5N) kaj ŝirmitaj (SLF7055T-1R5N) induktiloj. kun magneta gluo. , Havas bonajn DC-antaŭjuĝajn karakterizaĵojn. Figuro 11 montras la efikecan komparon de malsamaj induktiloj aplikitaj al la RT7276-progresinta konstanta ĝustatempa sinkrona rektiga rektiga transformilo. La rezultoj montras, ke la efikeco-diferenco inter la tri ne estas signifa. Se vi konsideras problemojn pri varma disipado, DC-antaŭjuĝaj karakterizaĵoj kaj problemoj pri magneta kampa disipado, oni rekomendas uzi induktilojn SPM6530T-1R5M.

图片25(5)

Tabelo 5. Komparo de induktancoj de malsamaj serioj de TDK

图片26 11

Figuro 11. Komparo de efikeco de konvertilo kun malsamaj induktiloj

Se vi elektas la saman pakan strukturon kaj induktan valoron, sed malpli grandajn induktilojn, kiel SPM4015T-1R5M (4,4 × 4,1 × 1,5 mm), kvankam ĝia grandeco estas malgranda, sed la DC-rezisto RDC (44,5mΩ) kaj termika rezisto ΘTH ( 51˚C) / W) Pli granda. Por konvertiloj de samaj specifoj, la efika valoro de la kurento tolerata de la induktilo ankaŭ estas la sama. Evidente, la DC-rezisto reduktos la efikecon sub peza ŝarĝo. Krome granda termika rezisto signifas malbonan varman disipadon. Tial, elektante induktilon, ne nur necesas konsideri la avantaĝojn de reduktita grandeco, sed ankaŭ taksi ĝiajn akompanajn mankojn.

 

Konklude

Induktanco estas unu el la ofte uzataj pasivaj eroj en ŝanĝaj potencaj transformiloj, uzeblaj por konservado de energio kaj filtrado. Tamen en cirkvita projektado oni devas atenti ne nur la induktan valoron, sed aliaj parametroj inkluzive de rezisto de AC kaj Q-valoro, aktuala toleremo, fera kerna saturado kaj paka strukturo, ktp. estu konsiderata kiam vi elektas induktilon. . Ĉi tiuj parametroj kutime rilatas al la kerna materialo, la fabrikada procezo, kaj la grandeco kaj kosto. Tial ĉi tiu artikolo enkondukas la karakterizaĵojn de malsamaj feraj kernaj materialoj kaj kiel elekti taŭgan induktancon kiel referencon por elektroproviza projektado.

 


Afiŝotempo: Jun-15-2021