warta

Ringkesan

Induktor minangka komponen penting banget kanggo ngoper konverter, kayata panyimpenan energi lan saringan daya. Ana akeh jinis induktor, kayata kanggo macem-macem aplikasi (saka frekuensi rendah nganti frekuensi dhuwur), utawa bahan inti sing beda-beda sing mengaruhi karakteristik induktor, lan liya-liyane. Induktor sing digunakake kanggo ngoper konverter yaiku komponen magnetik frekuensi dhuwur. Nanging, amarga macem-macem faktor kayata bahan, kahanan operasi (kayata voltase lan arus), lan suhu sekitar, karakteristik lan teori sing disedhiyakake cukup beda. Mulane, ing desain sirkuit, saliyane parameter dhasar saka nilai induktansi, hubungan antarane impedansi induktor lan resistance AC lan frekuensi, mundhut inti lan karakteristik saiki jenuh, etc. Artikel iki bakal ngenalake sawetara bahan inti induktor sing penting lan karakteristike, lan uga nuntun insinyur tenaga kanggo milih induktor standar sing kasedhiya kanthi komersial.

Pambuka

Induktor minangka komponen induksi elektromagnetik, sing dibentuk kanthi nggulung sawetara gulungan (coil) ing bobbin utawa inti kanthi kabel terisolasi. Kumparan iki diarani kumparan induktansi utawa Induktor. Miturut prinsip induksi elektromagnetik, nalika kumparan lan medan magnet bergerak relatif marang siji liyane, utawa kumparan ngasilake medan magnet gantian liwat arus bolak-balik, voltase induksi bakal diasilake kanggo nolak owah-owahan medan magnet asli, lan iki karakteristik restraining owah-owahan saiki diarani induktansi.

Rumus nilai induktansi minangka rumus (1), sing proporsi karo permeabilitas magnetik, kuadrat nduwurke tumpukan dadi N, lan area cross-sectional sirkuit magnetik sing padha karo Ae, lan proporsi kuwalik karo dawa sirkuit magnetik sing padha. . Ana akeh jinis induktansi, saben cocok kanggo macem-macem aplikasi; induktansi gegandhengan karo wangun, ukuran, cara nduwurke tumpukan, nomer giliran, lan jinis materi Magnetik penengah.

(1)

Gumantung ing wangun inti wesi, inductance kalebu toroidal, E inti lan drum; ing syarat-syarat materi inti wesi, ana utamané inti Keramik lan loro jinis Magnetik alus. Padha ferrite lan bubuk metalik. Gumantung ing struktur utawa cara packaging, ana tatu kabel, multi-lapisan, lan nyetak, lan tatu kabel wis non-shielded lan setengah saka lim Magnetik Shielded (semi-shielded) lan shielded (shielded), etc.

Induktor tumindak kaya sirkuit cendhak ing arus langsung, lan menehi impedansi dhuwur kanggo arus bolak-balik. Panggunaan dhasar ing sirkuit kalebu nyedhot, nyaring, nyetel, lan panyimpenan energi. Ing aplikasi saka konverter ngoper, induktor minangka komponen panyimpenan energi sing paling penting, lan mbentuk filter low-pass karo kapasitor output kanggo nyuda ripple voltase output, saengga uga nduweni peran penting ing fungsi nyaring.

Artikel iki bakal ngenalake macem-macem bahan inti induktor lan karakteristike, uga sawetara karakteristik listrik induktor, minangka referensi evaluasi penting kanggo milih induktor sajrone desain sirkuit. Ing conto aplikasi, cara ngetung nilai induktansi lan cara milih induktor standar sing kasedhiya kanthi komersial bakal ditepungi liwat conto praktis.

Jinis materi inti

Induktor sing digunakake kanggo ngoper konverter yaiku komponen magnetik frekuensi dhuwur. Bahan inti ing tengah paling akeh mengaruhi karakteristik induktor, kayata impedansi lan frekuensi, nilai induktansi lan frekuensi, utawa karakteristik jenuh inti. Ing ngisor iki bakal ngenalake perbandingan sawetara bahan inti wesi umum lan karakteristik jenuh minangka referensi penting kanggo milih induktor daya:

1. inti Keramik

Inti Keramik minangka salah sawijining bahan induktansi umum. Utamane digunakake kanggo nyedhiyakake struktur pendukung sing digunakake nalika nggulung gulungan. Iki uga disebut "induktor inti udara". Amarga inti wesi sing digunakake minangka bahan non-magnetik kanthi koefisien suhu sing sithik banget, nilai induktansi stabil banget ing sawetara suhu operasi. Nanging, amarga materi non-magnetik minangka medium, induktansi kurang banget, sing ora cocok kanggo aplikasi konverter daya.

2. Ferrite

Inti ferit sing digunakake ing induktor frekuensi dhuwur umum yaiku senyawa ferit sing ngemot seng nikel (NiZn) utawa seng mangan (MnZn), yaiku bahan feromagnetik magnetik alus kanthi koersivitas sing sithik. Gambar 1 nuduhake kurva histeresis (gelung BH) saka inti magnetik umum. Gaya coercive HC saka materi Magnetik uga disebut gaya coercive, kang tegese nalika materi Magnetik wis magnetized kanggo kahanan kang gawe jenuh Magnetik, magnetization sawijining (magnetization) suda kanggo nul. Coercivity sing luwih murah tegese resistensi sing luwih murah kanggo demagnetisasi lan uga tegese mundhut histeresis sing luwih murah.

Ferrite manganese-seng lan nikel-seng nduweni permeabilitas relatif (μr) relatif dhuwur, kira-kira 1500-15000 lan 100-1000. Permeabilitas magnetik sing dhuwur ndadekake inti wesi luwih dhuwur ing volume tartamtu. Induktansi. Nanging, kekurangane yaiku arus jenuh sing bisa ditoleransi sithik, lan yen inti wesi jenuh, permeabilitas magnetik bakal mudhun banget. Deleng Gambar 4 kanggo tren penurunan permeabilitas magnetik inti wesi ferit lan bubuk nalika inti wesi jenuh. Bandhingan. Nalika digunakake ing induktor daya, celah udara bakal ditinggalake ing sirkuit magnetik utama, sing bisa nyuda permeabilitas, supaya ora jenuh lan nyimpen energi liyane; nalika longkangan online kalebu, permeabilitas relatif padha bisa kira-kira 20- Antarane 200. Wiwit resistivity dhuwur saka materi dhewe bisa nyuda mundhut disebabake eddy saiki, mundhut luwih murah ing frekuensi dhuwur, lan iku luwih cocok kanggo trafo frekuensi dhuwur, induktor Filter EMI lan induktor panyimpenan energi saka konverter daya. Ing babagan frekuensi operasi, ferit nikel-seng cocok kanggo panggunaan (> 1 MHz), nalika ferit mangan-seng cocok kanggo pita frekuensi sing luwih murah (<2 MHz).

1

Gambar 1. Kurva histeresis inti magnetik (BR: remanensi; BSAT: kepadatan fluks magnet saturasi)

3. Inti wesi bubuk

Inti wesi bubuk uga minangka bahan feromagnetik magnetik alus. Lagi digawe saka wesi wesi wesi saka bahan beda utawa mung wesi wêdakakêna. Rumus kasebut ngemot bahan non-magnetik kanthi ukuran partikel sing beda-beda, saengga kurva jenuh relatif lembut. Inti wesi bubuk biasane toroidal. Gambar 2 nuduhake inti wesi bubuk lan tampilan cross-sectional.

Inti wesi bubuk umum kalebu wesi-nikel-molybdenum alloy (MPP), sendust (Sendust), wesi-nikel alloy (fluks dhuwur) lan wesi inti bubuk (wêdakakêna wesi). Amarga saka komponen beda, sawijining ciri lan prices uga beda, kang mengaruhi pilihan saka induktor. Ing ngisor iki bakal ngenalake jinis inti sing kasebut ing ndhuwur lan mbandhingake karakteristike:

A. Paduan wesi-nikel-molibdenum (MPP)

Fe-Ni-Mo alloy disingkat MPP, yaiku singkatan saka bubuk molypermalloy. Permeabilitas relatif kira-kira 14-500, lan kapadhetan fluks magnetik jenuh kira-kira 7500 Gauss (Gauss), sing luwih dhuwur tinimbang kejenuhan fluks magnetik ferrite (udakara 4000-5000 Gauss). Akeh metu. MPP nduweni mundhut wesi paling cilik lan nduweni stabilitas suhu paling apik ing antarane inti wesi bubuk. Nalika arus DC eksternal tekan ISAT saiki jenuh, nilai induktansi mudhun alon-alon tanpa atenuasi tiba-tiba. MPP nduweni kinerja sing luwih apik nanging biaya sing luwih dhuwur, lan biasane digunakake minangka induktor daya lan nyaring EMI kanggo konverter daya.

B. Sendust

Inti wesi wesi-silikon-aluminium minangka inti wesi campuran sing kasusun saka wesi, silikon, lan aluminium, kanthi permeabilitas magnetik relatif kira-kira 26 nganti 125. Kerugian wesi ana ing antarane inti bubuk wesi lan MPP lan wesi-nikel alloy. . Kapadhetan fluks magnetik jenuh luwih dhuwur tinimbang MPP, kira-kira 10500 Gauss. Stabilitas suhu lan karakteristik saiki jenuh rada luwih murah tinimbang MPP lan wesi-nikel wesi, nanging luwih apik tinimbang inti bubuk wesi lan inti ferrite, lan biaya relatif luwih murah tinimbang MPP lan wesi-nikel wesi. Biasane digunakake ing panyaring EMI, sirkuit koreksi faktor daya (PFC) lan induktor daya saka konverter daya.

C. Paduan wesi-nikel (fluks dhuwur)

Inti wesi-nikel alloy digawe saka wesi lan nikel. Permeabilitas magnetik relatif kira-kira 14-200. Mundhut wesi lan stabilitas suhu antarane MPP lan wesi-silikon-aluminium alloy. Inti wesi-nikel wesi nduweni kapadhetan fluks magnetik jenuh paling dhuwur, kira-kira 15.000 Gauss, lan bisa tahan arus bias DC sing luwih dhuwur, lan karakteristik bias DC uga luwih apik. Ruang lingkup aplikasi: Koreksi faktor daya aktif, induktansi panyimpenan energi, induktansi saringan, trafo frekuensi dhuwur konverter flyback, lsp.

D. Wesi bubuk

Inti bubuk wesi digawe saka partikel bubuk wesi kemurnian dhuwur kanthi partikel cilik sing terisolasi saka siji liyane. Proses manufaktur ndadekake kesenjangan udara sing disebarake. Saliyane wangun dering, wangun inti bubuk wesi umum uga duwe jinis E lan stamping. Permeabilitas Magnetik relatif saka inti bubuk wesi kira-kira 10 kanggo 75, lan Kapadhetan flux Magnetik jenuh dhuwur kira 15000 Gauss. Ing antarane inti wesi bubuk, inti bubuk wesi nduweni mundhut wesi paling dhuwur nanging biaya paling murah.

Figure 3 nuduhake kurva BH saka PC47 manganese-seng ferit diprodhuksi dening TDK lan intine wesi powdered -52 lan -2 diprodhuksi dening MICROMETALS; permeabilitas Magnetik relatif saka manganese-seng ferrite akeh sing luwih dhuwur tinimbang intine wesi bubuk lan jenuh Kapadhetan fluks magnetik uga beda banget, ferit kira-kira 5000 Gauss lan inti bubuk wesi luwih saka 10000 Gauss.

3

Gambar 3. Kurva BH saka ferit mangan-seng lan inti bubuk wesi saka bahan sing beda

Ing ringkesan, karakteristik jenuh inti wesi beda; yen saiki jenuh wis ngluwihi, permeabilitas Magnetik saka inti ferrite bakal drop banget, nalika inti wêdakakêna wesi alon-alon bisa ngurangi. Figure 4 nuduhake karakteristik drop permeabilitas Magnetik inti wesi wêdakakêna karo permeabilitas Magnetik padha lan ferrite karo longkangan online ing kekuatan Magnetik beda. Iki uga nerangake induktansi inti ferrite, amarga permeabilitas mudhun banget nalika inti wis jenuh, kaya sing bisa dideleng saka persamaan (1), uga nyebabake induktansi mudhun banget; nalika inti wêdakakêna karo longkangan online mbagekke, ing permeabilitas Magnetik Tingkat sudo alon nalika inti wesi wis kebak, supaya induktansi sudo liyane alon-alon, sing, iku nduweni ciri bias DC luwih. Ing aplikasi konverter daya, karakteristik iki penting banget; yen karakteristik jenuh alon saka induktor ora apik, saiki induktor munggah menyang saiki jenuh, lan tiba-tiba induktansi bakal nyebabake stres saiki saka kristal ngoper mundhak banget, sing gampang nyebabake karusakan.

4

Gambar 4. Karakteristik drop permeabilitas magnetik inti wesi bubuk lan inti wesi ferrite kanthi celah udara ing kekuatan medan magnet sing beda.

Karakteristik listrik induktor lan struktur paket

Nalika ngrancang konverter switching lan milih induktor, nilai induktansi L, impedansi Z, resistensi AC ACR lan nilai Q (faktor kualitas), IDC lan ISAT saiki sing dirating, lan mundhut inti (ilang inti) lan karakteristik listrik penting liyane kudu kabeh. dianggep. Kajaba iku, struktur kemasan induktor bakal mengaruhi gedhene kebocoran magnetik, sing uga mengaruhi EMI. Ing ngisor iki bakal ngrembug karakteristik sing kasebut ing ndhuwur kanthi kapisah minangka pertimbangan kanggo milih induktor.

1. Nilai induktansi (L)

Nilai induktansi saka induktor minangka parameter dhasar sing paling penting ing desain sirkuit, nanging kudu dipriksa manawa nilai induktansi stabil ing frekuensi operasi. Nilai nominal induktansi biasane diukur ing 100 kHz utawa 1 MHz tanpa bias DC eksternal. Lan kanggo njamin kamungkinan produksi otomatis massal, toleransi induktor biasane ± 20% (M) lan ± 30% (N). Gambar 5 yaiku grafik karakteristik frekuensi induktansi saka induktor Taiyo Yuden NR4018T220M sing diukur nganggo meter LCR Wayne Kerr. Minangka ditampilake ing gambar, kurva nilai induktansi relatif rata sadurunge 5 MHz, lan nilai induktansi meh bisa dianggep minangka konstanta. Ing pita frekuensi dhuwur amarga resonansi sing diasilake dening kapasitansi parasit lan induktansi, nilai induktansi bakal nambah. Frekuensi resonansi iki diarani frekuensi resonansi diri (SRF), sing biasane kudu luwih dhuwur tinimbang frekuensi operasi.

5

Gambar 5, Taiyo Yuden NR4018T220M diagram pangukuran karakteristik frekuensi induktansi

2. Impedansi (Z)

Minangka ditampilake ing Figure 6, diagram impedansi uga bisa dideleng saka kinerja induktansi ing frekuensi sing beda. Impedansi induktor kira-kira sebanding karo frekuensi (Z = 2πfL), saengga frekuensi sing luwih dhuwur, reaktansi bakal luwih gedhe tinimbang resistensi AC, saengga impedansi kasebut kaya induktansi murni (fase 90˚). Ing frekuensi dhuwur, amarga efek kapasitansi parasit, titik frekuensi resonansi diri saka impedansi bisa dideleng. Sawise titik iki, impedansi mudhun lan dadi kapasitif, lan fase mboko sithik diganti dadi -90 ˚.

6

3. Nilai Q lan resistance AC (ACR)

Nilai Q ing definisi induktansi yaiku rasio reaktansi kanggo resistensi, yaiku rasio bagian imajiner menyang bagian nyata impedansi, kaya ing rumus (2).

(2)

Ing ngendi XL minangka reaktansi induktor, lan RL minangka resistansi AC saka induktor.

Ing sawetara frekuensi kurang, resistance AC luwih gedhe saka reaktansi disebabake induktansi, supaya Nilai Q sawijining banget kurang; nalika frekuensi mundhak, reaktansi (kira-kira 2πfL) dadi luwih gedhe lan luwih gedhe, sanajan resistensi amarga efek kulit (efek kulit) lan efek jarak (proximity) Efek dadi luwih gedhe lan luwih gedhe, lan nilai Q isih mundhak kanthi frekuensi. ; nalika nyedhaki SRF, reaktansi induktif mboko sithik diimbangi dening reaktansi kapasitif, lan nilai Q mboko sithik dadi luwih cilik; nalika SRF dadi nul, amarga reaktansi induktif lan reaktansi kapasitif temen ilang. Figure 7 nuduhake hubungan antarane nilai Q lan frekuensi saka NR4018T220M, lan sesambetan ing wangun saka lonceng kuwalik.

7

Gambar 7. Hubungan antara nilai Q lan frekuensi induktor Taiyo Yuden NR4018T220M

Ing pita frekuensi aplikasi induktansi, sing luwih dhuwur nilai Q, luwih apik; tegese reaktansi luwih gedhe tinimbang resistensi AC. Umumé, nilai Q paling apik ing ndhuwur 40, sing tegese kualitas induktor apik. Nanging, umume nalika bias DC mundhak, nilai induktansi bakal mudhun lan nilai Q uga bakal mudhun. Yen kabel enamel datar utawa kawat enamel multi-strand digunakake, efek kulit, yaiku, resistensi AC, bisa dikurangi, lan nilai Q saka induktor uga bisa ditambah.

DCR resistance DC umume dianggep minangka resistance DC saka kabel tembaga, lan resistance bisa diwilang miturut diameteripun kabel lan dawa. Nanging, paling saka induktor SMD saiki kurang bakal nggunakake welding ultrasonik kanggo nggawe sheet tembaga saka SMD ing terminal nduwurke tumpukan. Nanging, amarga kabel tembaga ora dawa dawa lan nilai resistance ora dhuwur, resistance welding asring akun kanggo proporsi owahan saka resistance DC sakabèhé. Njupuk TDK kang kabel-tatu SMD induktor CLF6045NIT-1R5N minangka conto, ing diukur resistance DC punika 14.6mΩ, lan DC resistance diwilang adhedhasar diameteripun kabel lan dawa 12.1mΩ. Asil nuduhake yen resistance welding iki kira-kira 17% saka resistance DC sakabèhé.

AC resistance ACR nduweni efek kulit lan efek jarak, sing bakal nyebabake ACR mundhak kanthi frekuensi; ing aplikasi induktansi umum, amarga komponen AC luwih murah tinimbang komponen DC, pengaruh sing disebabake ACR ora ketok; nanging ing mbukak cahya, Amarga komponen DC wis suda, mundhut disebabake ACR ora bisa digatèkaké. Efek kulit tegese ing kahanan AC, distribusi saiki ing njero konduktor ora rata lan konsentrasi ing permukaan kabel, nyebabake nyuda area cross-sectional kabel sing padha, sing nambah resistensi kabel sing padha. frekuensi. Kajaba iku, ing nduwurke tumpukan kabel, kabel jejer bakal nyebabake tambahan lan nyuda medan magnet amarga arus, saengga arus kasebut konsentrasi ing permukaan sing cedhak karo kabel (utawa permukaan sing paling adoh, gumantung saka arah arus. ), sing uga nyebabake interception kabel sing padha. Fenomena yen wilayah kasebut suda lan resistensi sing padha mundhak yaiku efek jarak sing diarani; ing aplikasi induktansi saka multilayer nduwurke tumpukan, efek jarak malah luwih ketok.

8

Figure 8 nuduhake hubungan antarane resistance AC lan frekuensi saka kabel-tatu SMD induktor NR4018T220M. Ing frekuensi saka 1kHz, resistance kira 360mΩ; ing 100kHz, resistance mundhak kanggo 775mΩ; ing 10MHz, nilai resistance cedhak 160Ω. Nalika ngira mundhut tembaga, pitungan kudu nimbang ACR disebabake efek kulit lan jarak, lan ngowahi menyang rumus (3).

4. Arus Saturasi (ISAT)

Arus saturasi ISAT umume minangka arus bias sing ditandhani nalika nilai induktansi dikurangi kayata 10%, 30%, utawa 40%. Kanggo ferrite celah udara, amarga karakteristik saiki jenuh sawijining cepet banget, ora ana bedane antarane 10% lan 40%. Deleng Figure 4. Nanging, yen inti bubuk wesi (kayata induktor cap), kurva jenuh relatif lembut, kaya sing ditampilake ing Gambar 9, arus bias ing 10% utawa 40% saka atenuasi induktansi akeh. beda, supaya Nilai saiki jenuh bakal rembugan kapisah kanggo rong jinis inti wesi minangka nderek.

Kanggo ferit celah udara, cukup nggunakake ISAT minangka wates ndhuwur arus induktor maksimum kanggo aplikasi sirkuit. Nanging, yen inti bubuk wesi, amarga karakteristik jenuh alon, ora bakal ana masalah sanajan arus maksimum sirkuit aplikasi ngluwihi ISAT. Mulane, karakteristik inti wesi iki paling cocok kanggo ngoper aplikasi konverter. Ing beban abot, sanajan nilai induktansi saka induktor kurang, minangka ditampilake ing Figure 9, faktor ripple saiki dhuwur, nanging toleransi saiki kapasitor dhuwur, supaya ora dadi masalah. Ing beban entheng, nilai induktansi induktor luwih gedhe, sing mbantu nyuda arus ripple induktor, saéngga nyuda mundhut wesi. Gambar 9 mbandhingake kurva saiki jenuh TDK kang tatu ferit SLF7055T1R5N lan wesi prangko wêdakakêna inti induktor SPM6530T1R5M ing Nilai nominal padha induktansi.

9

Gambar 9. Kurva arus saturasi ferit tatu lan inti bubuk wesi dicap kanthi nilai induktansi nominal sing padha

5. Rated current (IDC)

Nilai IDC yaiku bias DC nalika suhu induktor mundhak dadi Tr˚C. Spesifikasi kasebut uga nuduhake nilai resistensi DC RDC ing 20˚C. Miturut koefisien suhu kabel tembaga kira-kira 3.930 ppm, nalika suhu Tr mundhak, nilai resistance RDC_Tr = RDC (1+0.00393Tr), lan konsumsi daya PCU = I2DCxRDC. Mundhut tembaga iki dibubarake ing permukaan induktor, lan resistensi termal ΘTH saka induktor bisa diitung:

(2)

Tabel 2 nuduhake sheet data seri TDK VLS6045EX (6,0 × 6,0 × 4,5mm), lan ngetung resistance termal ing munggah suhu 40˚C. Temenan, kanggo induktor saka seri lan ukuran sing padha, resistensi termal sing diwilang meh padha amarga area dissipation panas permukaan sing padha; ing tembung liyane, IDC saiki dirating saka induktor beda bisa kira-kira. Seri beda (paket) induktor duwe resistensi termal sing beda. Tabel 3 mbandhingake resistance termal induktor seri TDK VLS6045EX (semi-shielded) lan seri SPM6530 (nyetak). Sing luwih gedhe resistance termal, sing luwih dhuwur munggah suhu kui nalika induktansi mili liwat saiki mbukak; digunakake, ing ngisor.

(2)

Tabel 2. Resistansi termal saka induktor seri VLS6045EX ing kenaikan suhu 40˚C

Bisa dideleng saka Tabel 3 yen sanajan ukuran induktor padha, resistensi termal saka induktor sing dicap kurang, yaiku, boros panas luwih apik.

(3)

Tabel 3. Comparison saka resistance termal saka induktor paket beda.

6. mundhut inti

Mundhut inti, sing diarani mundhut wesi, utamane disebabake mundhut arus eddy lan mundhut histeresis. Ukuran mundhut saiki eddy utamané gumantung apa materi inti iku gampang kanggo "tumindak"; yen konduktivitas dhuwur, yaiku, resistivity kurang, mundhut saiki eddy dhuwur, lan yen resistivity saka ferrite dhuwur, mundhut saiki eddy punika relatif kurang. Eddy mundhut saiki uga ana hubungane karo frekuensi. Sing luwih dhuwur frekuensi, sing luwih gedhe mundhut saiki eddy. Mulane, materi inti bakal nemtokake frekuensi operasi sing tepat saka inti. Umumé, frekuensi kerja inti bubuk wesi bisa tekan 1MHz, lan frekuensi kerja ferit bisa tekan 10MHz. Yen frekuensi operasi ngluwihi frekuensi iki, mundhut saiki eddy bakal nambah kanthi cepet lan suhu inti wesi uga bakal nambah. Nanging, kanthi pangembangan bahan inti wesi kanthi cepet, inti wesi kanthi frekuensi operasi sing luwih dhuwur kudu ana ing sacedhake.

Kerugian wesi liyane yaiku mundhut hysteresis, sing sebanding karo area sing ditutupi dening kurva hysteresis, sing ana hubungane karo amplitudo ayunan komponen AC saka arus; sing luwih gedhe ayunan AC, sing luwih gedhe mundhut histeresis.

Ing sirkuit sing padha karo induktor, resistor sing disambungake sejajar karo induktor asring digunakake kanggo nyebut mundhut wesi. Nalika frekuensi padha karo SRF, reaktansi induktif lan reaktansi kapasitif mbatalake, lan reaktansi sing padha karo nol. Ing wektu iki, impedansi saka induktor padha karo resistance mundhut wesi ing seri karo resistance nduwurke tumpukan, lan resistance mundhut wesi luwih gedhe saka resistance nduwurke tumpukan, supaya The impedansi ing SRF kira-kira padha karo resistance mundhut wesi. Njupuk induktor voltase rendah minangka conto, resistensi mundhut wesi kira-kira 20kΩ. Yen voltase nilai efektif ing loro ujung induktor kira-kira 5V, mundhut wesi kira-kira 1.25mW, sing uga nuduhake yen resistensi mundhut wesi luwih gedhe, luwih apik.

7. Struktur tameng

Struktur kemasan induktor ferrite kalebu non-shielded, semi-shielded karo lem Magnetik, lan shielded, lan ana longkangan online owahan ing salah siji saka wong-wong mau. Temenan, celah udara bakal bocor magnetik, lan ing kasus sing paling awon, bakal ngganggu sirkuit sinyal cilik ing saubengé, utawa yen ana bahan magnet sing cedhak, induktansi uga bakal diganti. Struktur kemasan liyane yaiku induktor bubuk wesi sing dicap. Amarga ora ana celah ing induktor lan struktur nduwurke tumpukan padhet, masalah dissipation medan magnet relatif cilik. Gambar 10 yaiku panggunaan fungsi FFT saka osiloskop RTO 1004 kanggo ngukur magnitudo medan magnet bocor ing 3mm ing ndhuwur lan ing sisih induktor sing dicap. Tabel 4 nampilake perbandingan medan magnet bocor saka induktor struktur paket sing beda. Bisa dideleng yen induktor non-shielded duwe kebocoran magnet sing paling serius; induktor prangko duwe bocor Magnetik paling cilik, nuduhake efek shielding Magnetik paling apik. . Bentenipun gedhene medan magnet bocor saka induktor saka rong struktur iki kira-kira 14dB, sing meh 5 kali.

10

Gambar 10. Gedhene medan magnet bocor diukur ing 3mm ing ndhuwur lan ing sisih induktor sing dicap

(4)

Tabel 4. Perbandingan medan magnet bocor saka induktor struktur paket sing beda

8. gandheng

Ing sawetara aplikasi, kadhangkala ana sawetara set konverter DC ing PCB, sing biasane disusun ing jejere saben liyane, lan induktor sing cocog uga disusun ing jejere. Yen sampeyan nggunakake non-shielded utawa semi-shielded jinis karo Magnetik lim Induktor bisa digandhengake karo saben liyane kanggo mbentuk gangguan EMI. Mulane, nalika nempatake induktor, dianjurake kanggo menehi tandha polaritas induktor dhisik, lan nyambungake titik wiwitan lan nduwurke tumpukan lapisan paling njero induktor menyang voltase switching konverter, kayata VSW konverter dolar, yaiku titik obah. Terminal stopkontak disambungake menyang kapasitor output, yaiku titik statis; kabel tembaga nduwurke tumpukan mulane mbentuk jurusan tartamtu saka lapangan listrik shielding. Ing susunan kabel saka multiplexer, mbenakake polaritas induktansi mbantu kanggo ndandani gedhene induktansi bebarengan lan supaya sawetara masalah EMI sing ora dikarepke.

Aplikasi:

Bab sadurunge ngrembug materi inti, struktur paket, lan karakteristik listrik penting saka induktor. Bab iki bakal nerangake carane milih nilai induktansi sing cocok saka konverter buck lan pertimbangan kanggo milih induktor sing kasedhiya kanthi komersial.

Kaya sing dituduhake ing persamaan (5), nilai induktor lan frekuensi switching konverter bakal mengaruhi arus riak induktor (ΔiL). Saiki ripple induktor bakal mili liwat kapasitor output lan mengaruhi saiki ripple saka kapasitor output. Mulane, iku bakal mengaruhi pilihan saka kapasitor output lan luwih mengaruhi ukuran ripple voltase output. Salajengipun, nilai induktansi lan nilai kapasitansi output uga bakal mengaruhi desain umpan balik sistem lan respon dinamis saka beban. Milih nilai induktansi luwih gedhe wis kurang kaku saiki ing kapasitor, lan uga ono gunane kanggo ngurangi ripple voltase output lan bisa nyimpen energi liyane. Nanging, nilai induktansi sing luwih gedhe nuduhake volume sing luwih gedhe, yaiku biaya sing luwih dhuwur. Mulane, nalika ngrancang konverter, desain nilai induktansi penting banget.

(5)

Bisa dideleng saka rumus (5) yen celah antarane voltase input lan voltase output luwih gedhe, arus ripple induktor bakal luwih gedhe, yaiku kondisi paling awon ing desain induktor. Gegandhengan karo analisis induktif liyane, titik desain induktansi saka konverter langkah-mudhun biasane kudu dipilih ing kondisi voltase input maksimum lan mbukak lengkap.

Nalika ngrancang nilai induktansi, perlu kanggo nggawe trade-off antarane arus ripple induktor lan ukuran induktor, lan faktor saiki ripple (faktor ripple saiki; γ) ditetepake ing kene, kaya ing rumus (6).

(6)

Ngganti rumus (6) dadi rumus (5), nilai induktansi bisa diwujudake kanthi rumus (7).

(7)

Miturut rumus (7), nalika prabédan antarane voltase input lan output luwih gedhe, nilai γ bisa dipilih luwih gedhe; Kosok baline, yen voltase input lan output luwih cedhak, desain nilai γ kudu luwih cilik. Kanggo milih antarane arus ripple induktor lan ukuran, miturut nilai pengalaman desain tradisional, γ biasane 0,2 nganti 0,5. Ing ngisor iki njupuk RT7276 minangka conto kanggo nggambarake pitungan induktansi lan pilihan induktor sing kasedhiya kanthi komersial.

Conto desain: Dirancang karo RT7276 majeng konstan ing wektu (Advanced Constant On-Time; ACOTTM) sinkron rectification step-down converter, frekuensi ngoper iku 700 kHz, voltase input 4.5V kanggo 18V, lan voltase output 1.05V. . Saiki beban lengkap yaiku 3A. Kaya kasebut ing ndhuwur, nilai induktansi kudu dirancang miturut kondisi voltase input maksimum 18V lan beban kebak 3A, nilai γ dijupuk minangka 0,35, lan nilai ing ndhuwur diganti dadi persamaan (7), induktansi. nilai punika

Gunakake induktor kanthi nilai induktansi nominal konvensional 1,5 µH. Rumus substitusi (5) kanggo ngitung arus riak induktor kaya ing ngisor iki.

Mulane, arus puncak induktor yaiku

Lan nilai efektif saka saiki induktor (IRMS) punika

Amarga komponen ripple induktor cilik, nilai efektif arus induktor utamane komponen DC, lan nilai efektif iki digunakake minangka basis kanggo milih IDC saiki sing dirating induktor. Kanthi desain derating (derating) 80%, syarat induktansi yaiku:

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

Tabel 5 nampilake induktor sing kasedhiya saka macem-macem seri TDK, ukuran sing padha nanging beda ing struktur paket. Bisa dideleng saka tabel sing saiki jenuh lan dirating saiki saka induktor prangko (SPM6530T-1R5M) gedhe, lan resistance termal cilik lan boros panas apik. Kajaba iku, miturut diskusi ing bab sadurunge, materi inti saka induktor prangko iku wesi inti bubuk, supaya dibandhingake karo inti ferit saka semi-shielded (VLS6045EX-1R5N) lan shielded (SLF7055T-1R5N) induktor. karo lem magnetik. , Nduweni ciri bias DC apik. Figure 11 nuduhake comparison efficiency saka induktor beda Applied kanggo RT7276 majeng pancet ing-wektu sinkron rectification langkah-mudhun rate. Asil kasebut nuduhake yen bedane efisiensi antarane telu kasebut ora signifikan. Yen sampeyan nganggep boros panas, karakteristik bias DC lan masalah boros medan magnet, disaranake nggunakake induktor SPM6530T-1R5M.

(5)

Tabel 5. Perbandingan induktansi saka seri TDK sing beda

11

Gambar 11. Perbandingan efisiensi konverter karo induktor sing beda

Yen sampeyan milih struktur paket sing padha lan nilai induktansi, nanging ukuran induktor sing luwih cilik, kayata SPM4015T-1R5M (4.4 × 4.1 × 1.5mm), sanajan ukurane cilik, nanging resistensi DC RDC (44.5mΩ) lan resistensi termal ΘTH ( 51˚C) / W) Luwih gedhe. Kanggo konverter saka spesifikasi sing padha, nilai efektif saka arus sing ditrima dening induktor uga padha. Temenan, resistensi DC bakal nyuda efisiensi ing beban abot. Kajaba iku, resistance termal gedhe tegese boros panas miskin. Mulane, nalika milih induktor, ora mung perlu kanggo nimbang keuntungan saka ukuran suda, nanging uga kanggo ngevaluasi shortcomings sawijining.

Ing kesimpulan

Induktansi minangka salah sawijining komponen pasif sing umum digunakake kanggo ngoper konverter daya, sing bisa digunakake kanggo panyimpenan lan nyaring energi. Nanging, ing desain sirkuit, ora mung nilai induktansi sing kudu digatekake, nanging paramèter liyane kalebu resistensi AC lan nilai Q, toleransi saiki, jenuh inti wesi, lan struktur paket, lan liya-liyane, kabeh parameter sing kudu ditindakake. dipertimbangkan nalika milih induktor. . Parameter kasebut biasane ana gandhengane karo materi inti, proses manufaktur, lan ukuran lan biaya. Mulane, artikel iki ngenalake karakteristik bahan inti wesi sing beda-beda lan cara milih induktansi sing cocog minangka referensi kanggo desain sumber daya.