warta

Ringkesan

Induktor mangrupikeun komponén anu penting dina ngagentos konvérsi, sapertos panyimpen énergi sareng saringan kakuatan. Aya seueur jinis induktor, sapertos pikeun aplikasi anu béda (tina frekuensi rendah dugi ka frekuensi tinggi), atanapi bahan inti anu béda anu mangaruhan karakteristik induktor, sareng saterasna. Induktor anu dianggo dina ngagentos konvérsi mangrupikeun komponén magnét frékuénsi luhur. Nanging, kusabab sababaraha faktor sapertos bahan, kaayaan operasi (sapertos tegangan sareng arus), sareng suhu lingkungan, karakteristik sareng téori anu ditepikeun rada béda. Ku alatan éta, dina rarancang sirkuit, sajaba parameter dasar tina nilai induktansi, hubungan antara impedansi tina induktor jeung lalawanan AC jeung frékuénsi, leungitna inti jeung karakteristik arus jenuh, jsb masih kudu dianggap. Tulisan ieu bakal ngenalkeun sababaraha bahan inti induktor anu penting sareng ciri-cirina, sareng ogé nungtun insinyur listrik pikeun milih induktor standar anu sayogi komersil.

Mukadimah

Induktor mangrupikeun komponén induksi éléktromagnétik, anu dibentuk ku ngagulung sajumlah gulungan (coil) dina bobbin atanapi inti kalayan kawat anu diisolasi. Coil ieu disebut coil induktansi atawa Induktor. Numutkeun prinsip induksi éléktromagnétik, nalika coil jeung médan magnét pindah relatif ka silih, atawa coil nu dibangkitkeun hiji médan magnét bolak ngaliwatan arus bolak, tegangan ngainduksi bakal dihasilkeun pikeun nolak parobahan médan magnét aslina, sarta ciri ieu restraining robah ayeuna disebut induktansi.

Rumus nilai induktansi nyaéta saperti rumus (1), nu sabanding jeung perméabilitas magnét, kuadrat pungkal robah warna ka warna N, jeung sarimbag circuit magnét cross-sectional aréa Ae, sarta sabanding tibalik jeung sarimbag circuit magnét panjangna le. . Aya seueur jinis induktansi, masing-masing cocog pikeun aplikasi anu béda; induktansi aya hubunganana sareng bentuk, ukuran, metode pungkal, jumlah lilitan, sareng jinis bahan magnét panengah.

(1)

Gumantung kana bentuk inti beusi, induktansi ngawengku toroidal, E inti jeung kendang; dina hal bahan inti beusi, aya utamana inti keramik jeung dua jenis magnét lemes. Aranjeunna ferrite jeung bubuk logam. Gumantung kana struktur atawa métode bungkusan, aya tatu kawat, multi-lapisan, sarta dijieun, sarta tatu kawat boga non-shielded sarta satengah tina lem magnét Shielded (semi-shielded) jeung shielded (shielded), jsb.

Induktor tindakan sapertos sirkuit pondok dina arus langsung, sareng masihan impedansi anu luhur pikeun arus bolak-balik. Pamakéan dasar dina sirkuit kaasup choking, nyaring, tuning, jeung neundeun énergi. Dina aplikasi tina switching converter, induktor mangrupa komponén gudang énergi pangpentingna, sarta ngabentuk low-pass filter jeung kapasitor kaluaran pikeun ngurangan ripple tegangan kaluaran, jadi eta oge muterkeun hiji peran penting dina fungsi nyaring.

Artikel ieu bakal ngenalkeun rupa-rupa bahan inti induktor sareng ciri-cirina, ogé sababaraha ciri listrik induktor, salaku rujukan évaluasi penting pikeun milih induktor nalika desain sirkuit. Dina conto aplikasi, kumaha carana ngitung nilai induktansi sareng kumaha milih induktor standar anu sayogi komersil bakal diwanohkeun ngaliwatan conto praktis.

Jenis bahan inti

Induktor anu dianggo dina ngagentos konvérsi mangrupikeun komponén magnét frékuénsi luhur. Bahan inti di tengah paling mangaruhan karakteristik induktor, sapertos impedansi sareng frékuénsi, nilai induktansi sareng frékuénsi, atanapi ciri jenuh inti. Di handap ieu bakal ngenalkeun perbandingan sababaraha bahan inti beusi umum sareng ciri jenuhna salaku rujukan penting pikeun milih induktor kakuatan:

1. inti keramik

Inti keramik mangrupikeun salah sahiji bahan induktansi umum. Ieu utamana dipaké pikeun nyadiakeun struktur ngarojong dipaké nalika pungkal coil nu. Éta ogé disebut "induktor inti hawa". Kusabab inti beusi dipaké nyaéta bahan non-magnét jeung koefisien hawa pisan low, nilai induktansi stabil pisan dina rentang suhu operasi. Sanajan kitu, alatan bahan non-magnét salaku medium, induktansi pisan low, nu teu cocog pisan pikeun aplikasi tina converters kakuatan.

2. Ferrite

Inti ferrite dipaké dina induktor frékuénsi luhur umum nyaéta sanyawa ferrite ngandung séng nikel (NiZn) atawa séng mangan (MnZn), nu mangrupakeun bahan ferromagnetic magnét lemes kalayan coercivity low. Gambar 1 nembongkeun kurva histeresis (gelung BH) tina inti magnét umum. Gaya coercive HC tina bahan magnét disebut ogé gaya coercive, nu hartina lamun bahan magnét geus magnetized ka jenuh magnét, magnetization na (magnetization) diréduksi jadi enol kakuatan médan magnét diperlukeun dina waktu éta. Coercivity handap hartina lalawanan handap pikeun demagnetization sarta ogé hartina leungitna hysteresis handap.

Ferrites mangan-séng jeung nikel-séng mibanda perméabilitas relatif (μr) relatif tinggi, ngeunaan 1500-15000 jeung 100-1000, masing-masing. Perméabilitas magnét anu luhur ngajadikeun inti beusi langkung luhur dina volume anu tangtu. induktansi. Tapi, kalemahanna nyaéta arus jenuh anu lumayan rendah, sareng nalika inti beusi jenuh, perméabilitas magnét bakal turun pisan. Tingal Gambar 4 pikeun tren turunna perméabilitas magnét inti ferrite jeung bubuk beusi nalika inti beusi jenuh. Babandingan. Lamun dipaké dina induktor kakuatan, hiji celah hawa bakal ditinggalkeun dina sirkuit magnét utama, nu bisa ngurangan perméabilitas, ulah jenuh tur nyimpen leuwih énergi; nalika celah hawa kaasup, perméabilitas relatif sarimbag tiasa ngeunaan 20- Antara 200. Kusabab resistivity tinggi bahan sorangan bisa ngurangan leungitna disababkeun ku arus eddy, leungitna leuwih handap dina frékuénsi luhur, sarta éta leuwih cocog pikeun trafo frekuensi tinggi, induktor saringan EMI sareng induktor panyimpen énergi tina konverter kakuatan. Dina hal frékuénsi operasi, nikel-séng ferrite cocog pikeun pamakéan (>1 MHz), sedengkeun mangan-séng ferit cocog pikeun pita frékuénsi handap (<2 MHz).

1

Gambar 1. Kurva histeresis inti magnét (BR: rémanénsi; BSAT: dénsitas fluks magnét jenuh)

3. Bubuk inti beusi

Inti beusi bubuk ogé bahan ferromagnétik lemes-magnétik. Éta dijieun tina alloy bubuk beusi tina bahan béda atawa ngan bubuk beusi. Rumusna ngandung bahan non-magnét kalayan ukuran partikel anu béda, sahingga kurva jenuhna kawilang hipu. Inti bubuk beusi lolobana toroidal. angka 2 nembongkeun inti bubuk beusi jeung view cross-sectional na.

Inti beusi bubuk umum kalebet alloy beusi-nikel-molybdenum (MPP), sendust (Sendust), alloy beusi-nikel (fluks tinggi) sareng inti bubuk beusi (bubuk beusi). Kusabab komponén anu béda, ciri sareng hargana ogé béda, anu mangaruhan pilihan induktor. Di handap ieu bakal ngenalkeun jinis inti anu kasebat sareng ngabandingkeun ciri-cirina:

A. Beusi-nikel-molybdenum alloy (MPP)

alloy Fe-Ni-Mo ieu disingget jadi MPP, nu mangrupakeun singketan bubuk molypermalloy. Perméabilitas rélatif kira-kira 14-500, sarta dénsitas fluks magnét jenuh kira-kira 7500 Gauss (Gauss), nu leuwih luhur batan dénsitas fluks magnét jenuh ferrite (kira-kira 4000-5000 Gauss). Loba kaluar. MPP boga leungitna beusi pangleutikna sarta boga stabilitas hawa pangalusna diantara cores beusi bubuk. Lamun arus DC éksternal ngahontal ISAT ayeuna jenuh, nilai induktansi nurun lalaunan tanpa atenuasi dadakan. MPP gaduh kinerja anu langkung saé tapi biaya anu langkung luhur, sareng biasana dianggo salaku induktor kakuatan sareng panyaring EMI pikeun konverter listrik.

B. Sendust

The beusi-silikon-aluminium alloy inti beusi mangrupa inti beusi alloy diwangun ku beusi, silikon, jeung aluminium, kalawan perméabilitas magnét relatif ngeunaan 26 mun 125. Leungitna beusi antara inti bubuk beusi jeung MPP jeung alloy beusi-nikel. . Kapadetan fluks magnét jenuh langkung luhur tibatan MPP, sakitar 10500 Gauss. Stabilitas suhu sareng karakteristik ayeuna jenuh rada langkung handap tina MPP sareng alloy beusi-nikel, tapi langkung saé tibatan inti bubuk beusi sareng inti ferrite, sareng biaya relatif langkung mirah tibatan MPP sareng alloy beusi-nikel. Hal ieu lolobana dipaké dina EMI nyaring, faktor kakuatan koreksi (PFC) sirkuit jeung induktor kakuatan switching converters kakuatan.

C. alloy beusi-nikel (fluks tinggi)

Inti alloy beusi-nikel dijieunna tina beusi jeung nikel. Perméabilitas magnét rélatif kira-kira 14-200. Leungitna beusi sareng stabilitas suhu aya antara MPP sareng alloy beusi-silikon-aluminium. Inti alloy beusi-nikel gaduh dénsitas fluks magnét jenuh pangluhurna, sakitar 15,000 Gauss, sareng tiasa nahan arus bias DC anu langkung luhur, sareng ciri bias DC na ogé langkung saé. Ruang lingkup: Koréksi faktor kakuatan aktip, induktansi neundeun énergi, induktansi saringan, trafo frekuensi tinggi konverter flyback, jsb.

D. Beusi bubuk

Inti bubuk beusi dijieunna tina partikel bubuk beusi-purity tinggi jeung partikel leutik pisan nu insulated ti unggal lianna. Prosés manufaktur ngajadikeun eta boga gap hawa disebarkeun. Salian bentuk cingcin, bentuk inti bubuk beusi umum ogé ngagaduhan jinis E sareng jinis stamping. Perméabilitas magnét rélatif tina inti bubuk beusi sakitar 10 dugi ka 75, sareng dénsitas fluks magnét jenuh anu luhur sakitar 15000 Gauss. Diantara inti bubuk beusi, inti bubuk beusi ngagaduhan leungitna beusi pangluhurna tapi biaya panghandapna.

angka 3 nembongkeun kurva BH of PC47 mangan-séng ferrite dijieun ku TDK jeung bubuk cores beusi -52 jeung -2 dijieun ku MICROMETALS; perméabilitas magnét rélatif ferrite mangan-séng téh leuwih luhur batan inti beusi tipung jeung jenuh Dénsitas fluks magnét ogé béda pisan, ferrite kira-kira 5000 Gauss jeung inti bubuk beusi leuwih ti 10000 Gauss.

3

Gambar 3. Kurva BH mangan-séng ferrite jeung bubuk beusi cores tina bahan béda

Kasimpulanana, karakteristik jenuh inti beusi béda; sakali jenuh ayeuna ngaleuwihan, perméabilitas magnét inti ferrite bakal lungsur sharply, sedengkeun inti bubuk beusi lalaunan bisa ngurangan. Angka 4 nunjukkeun ciri serelek perméabilitas magnét inti beusi bubuk kalayan perméabilitas magnét anu sami sareng ferrite kalayan celah hawa dina kakuatan médan magnét anu béda. Ieu ogé ngécéskeun induktansi inti ferrite, sabab perméabilitas pakait sharply lamun inti geus jenuh, sakumaha bisa ditempo dina persamaan (1), éta ogé ngabalukarkeun induktansi turun sharply; sedengkeun inti bubuk jeung gap hawa disebarkeun, perméabilitas magnét Laju nurun lalaunan lamun inti beusi geus jenuh, jadi induktansi nurun leuwih gently, nyaeta, mibanda ciri bias DC hadé. Dina aplikasi converters kakuatan, ciri ieu pohara penting; lamun karakteristik jenuh slow of induktor henteu alus, arus induktor naek ka ayeuna jenuh, sarta serelek dadakan di induktansi bakal ngabalukarkeun stress ayeuna tina kristal switching naek sharply, nu gampang ngabalukarkeun karuksakan.

4

Angka 4. ciri serelek perméabilitas magnét bubuk inti beusi jeung inti beusi ferrite kalawan gap hawa handapeun kakuatan médan magnét béda.

Karakteristik listrik induktor sareng struktur bungkusan

Nalika ngarancang konverter switching sareng milih induktor, nilai induktansi L, impedansi Z, résistansi AC ACR sareng nilai Q (faktor kualitas), IDC ayeuna dipeunteun sareng ISAT, sareng leungitna inti (leungitna inti) sareng ciri-ciri listrik penting sanésna kedah sadayana. dianggap. Sajaba ti éta, struktur bungkusan induktor bakal mangaruhan gedena leakage magnét, anu dina gilirannana mangaruhan EMI. Di handap ieu bakal ngabahas ciri-ciri anu disebatkeun di luhur sacara misah salaku pertimbangan pikeun milih induktor.

1. Nilai induktansi (L)

Nilai induktansi tina induktor mangrupikeun parameter dasar anu paling penting dina desain sirkuit, tapi kedah dipariksa naha nilai induktansi stabil dina frékuénsi operasi. Nilai nominal induktansi biasana diukur dina 100 kHz atanapi 1 MHz tanpa bias DC éksternal. Sareng pikeun mastikeun kamungkinan produksi otomatis masal, kasabaran induktor biasana ± 20% (M) sareng ± 30% (N). Gambar 5 nyaéta grafik karakteristik induktansi-frékuénsi induktor Taiyo Yuden NR4018T220M diukur nganggo méter LCR Wayne Kerr. Ditémbongkeun saperti dina gambar, kurva nilai induktansi relatif datar saméméh 5 MHz, sarta nilai induktansi ampir bisa dianggap salaku konstanta. Dina pita frékuénsi luhur alatan résonansi dihasilkeun ku kapasitansi parasit jeung induktansi, nilai induktansi bakal ningkat. Frékuénsi résonansi ieu disebut frékuénsi résonansi diri (SRF), nu biasana kudu leuwih luhur batan frékuénsi operasi.

5

Gambar 5, Taiyo Yuden NR4018T220M diagram pangukuran karakteristik frékuénsi induktansi

2. Impedansi (Z)

Ditémbongkeun saperti dina Gambar 6, diagram impedansi ogé bisa ditempo tina kinerja induktansi dina frékuénsi béda. Impedansi induktor kira-kira sabanding jeung frékuénsi (Z=2πfL), ku kituna frékuénsi luhur, réaktansi bakal leuwih badag batan résistansi AC, jadi impedansi behaves kawas induktansi murni (fase nyaeta 90˚). Dina frékuénsi luhur, alatan pangaruh kapasitansi parasit, titik frékuénsi timer resonant tina impedansi bisa ditempo. Saatos titik ieu, impedansi turun sareng janten kapasitif, sareng fasena laun-laun robah jadi -90 ˚.

6

3. Nilai Q jeung lalawanan AC (ACR)

Nilai Q dina harti induktansi nyaéta babandingan réaktansi jeung lalawanan, nyaéta babandingan bagian imajinér jeung bagian nyata impedansi, saperti dina rumus (2).

(2)

Dimana XL nyaéta réaktansi induktor, sareng RL nyaéta résistansi AC tina induktor.

Dina rentang frékuénsi low, résistansi AC leuwih badag batan réaktansi disababkeun ku induktansi, jadi nilai Q na pisan low; nalika frékuénsi nambahan, réaktansi (kira-kira 2πfL) beuki gedé, sanajan résistansi alatan pangaruh kulit (éfék kulit) jeung pangaruh deukeut (deukeutna) pangaruhna jadi gedé jeung gedé, sarta nilai Q tetep ningkat jeung frékuénsi. ; nalika approaching SRF, réaktansi induktif laun offset ku réaktansi kapasitif, sarta nilai Q laun jadi leutik; lamun SRF jadi enol, sabab réaktansi induktif jeung réaktansi kapasitif sagemblengna sarua Ngaleungit. angka 7 nembongkeun hubungan antara nilai Q jeung frékuénsi NR4018T220M, sarta hubungan dina bentuk hiji bel inverted.

7

Gambar 7. Hubungan antara nilai Q jeung frékuénsi induktor Taiyo Yuden NR4018T220M

Dina pita frékuénsi aplikasi tina induktansi, nu leuwih luhur nilai Q, nu hadé; eta hartina réaktansi na jauh leuwih gede dibandingkeun lalawanan AC. Umumna disebutkeun, nilai Q pangalusna luhur 40, nu hartina kualitas induktor anu alus. Nanging, umumna nalika bias DC ningkat, nilai induktansi bakal turun sareng nilai Q ogé bakal turun. Upami kawat enamel datar atanapi kawat enamel multi-strand dianggo, pangaruh kulit, nyaéta, résistansi AC, tiasa dikirangan, sareng nilai Q tina induktor ogé tiasa ningkat.

Résistansi DC DCR umumna dianggap salaku résistansi DC tina kawat tambaga, sareng résistansi tiasa diitung dumasar kana diaméter sareng panjang kawat. Sanajan kitu, lolobana induktor SMD ayeuna low bakal ngagunakeun las ultrasonic pikeun nyieun lambaran tambaga tina SMD di terminal pungkal. Nanging, kusabab kawat tambaga henteu panjang panjangna sareng nilai résistansi henteu luhur, résistansi las sering nyababkeun saimbang anu lumayan tina résistansi DC sadayana. Nyandak induktor SMD kawat-tatu TDK CLF6045NIT-1R5N sabagé conto, résistansi DC anu diukur nyaéta 14.6mΩ, sareng résistansi DC diitung dumasar kana diaméter sareng panjang kawat nyaéta 12.1mΩ. Hasilna nunjukkeun yén résistansi las ieu kira-kira 17% tina résistansi DC sakabéh.

Résistansi AC ACR gaduh pangaruh kulit sareng pangaruh jarak, anu bakal nyababkeun ACR ningkat kalayan frékuénsi; dina aplikasi induktansi umum, sabab komponén AC jauh leuwih handap komponén DC, pangaruh disababkeun ku ACR teu atra; tapi dina beban lampu, Kusabab komponén DC diréduksi, leungitna disababkeun ku ACR teu bisa dipaliré. Pangaruh kulit ngandung harti yén dina kaayaan AC, sebaran arus di jero konduktor henteu rata sareng konsentrasi dina permukaan kawat, nyababkeun pangurangan dina kawat cross-sectional anu sami, anu dina gilirannana ningkatkeun résistansi sarimbag tina kawat. frékuénsi. Sajaba ti éta, dina pungkal kawat, kawat padeukeut bakal ngabalukarkeun tambahan sarta pangurangan médan magnét alatan arus, ku kituna arus ieu ngumpul dina beungeut padeukeut kawat (atawa beungeut farthest, gumantung kana arah arus. ), nu ogé ngabalukarkeun interception kawat sarimbag. Fenomena yén wewengkon nurun sarta lalawanan sarimbag naek nyaéta nu disebut pangaruh deukeut; dina aplikasi induktansi tina multilayer pungkal, pangaruh deukeutna malah leuwih atra.

8

angka 8 nembongkeun hubungan antara lalawanan AC jeung frékuénsi kawat-tatu SMD induktor NR4018T220M. Dina frékuénsi 1kHz, résistansi kira-kira 360mΩ; dina 100kHz, résistansi naék ka 775mΩ; dina 10MHz, nilai lalawanan deukeut 160Ω. Nalika estimasi leungitna tambaga, itungan kudu mertimbangkeun ACR disababkeun ku kulit jeung épék deukeut, sarta ngarobah kana rumus (3).

4. Arus Saturasi (ISAT)

Arus jenuh ISAT umumna arus bias anu ditandaan nalika nilai induktansi diréduksi sapertos 10%, 30%, atanapi 40%. Pikeun ferrite celah hawa, kusabab karakteristik arus jenuh na gancang pisan, teu aya bédana antara 10% sareng 40%. Tingal Gambar 4. Sanajan kitu, lamun mangrupa inti bubuk beusi (kayaning induktor dicap), kurva jenuh relatif hipu, ditémbongkeun saperti dina Gambar 9, arus bias dina 10% atawa 40% tina atenuasi induktansi loba. béda, jadi nilai jenuh ayeuna bakal dibahas misah pikeun dua jenis cores beusi saperti kieu.

Pikeun ferrite celah hawa, éta wajar ngagunakeun ISAT salaku wates luhur arus induktor maksimum pikeun aplikasi sirkuit. Nanging, upami éta mangrupikeun inti bubuk beusi, kusabab karakteristik jenuh anu laun, moal aya masalah sanajan arus maksimum sirkuit aplikasi ngaleuwihan ISAT. Ku alatan éta, ciri inti beusi ieu paling cocog pikeun ngaganti aplikasi converter. Dina beban beurat, sanajan nilai induktansi tina induktor low, ditémbongkeun saperti dina Gambar 9, faktor ripple ayeuna tinggi, tapi kapasitor ayeuna kasabaran ayeuna tinggi, jadi moal jadi masalah. Dina beban lampu, nilai induktansi induktor langkung ageung, anu ngabantosan ngirangan arus ripple induktor, ku kituna ngirangan leungitna beusi. angka 9 compares kurva jenuh ayeuna tatu TDK urang ferrite SLF7055T1R5N sarta dicap beusi bubuk inti induktor SPM6530T1R5M handapeun nilai nominal sarua induktansi.

9

Gambar 9. Kurva arus jenuh tina ferrite tatu jeung inti bubuk beusi dicap dina nilai nominal sarua induktansi

5. Dipeunteun ayeuna (IDC)

Nilai IDC nyaéta bias DC nalika suhu induktor naék ka Tr˚C. Spésifikasi ogé nunjukkeun nilai résistansi DC na RDC dina 20˚C. Numutkeun koefisien hawa kawat tambaga kira-kira 3.930 ppm, nalika suhu Tr naék, nilai résistansi na RDC_Tr = RDC (1+0.00393Tr), sarta konsumsi kakuatan na PCU = I2DCxRDC. leungitna tambaga ieu dissipated dina beungeut induktor, sarta lalawanan termal ΘTH of induktor nu bisa diitung:

(2)

meja 2 nujul kana lambar data runtuyan TDK VLS6045EX (6.0×6.0×4.5mm), jeung ngitung lalawanan termal dina naékna suhu 40˚C. Jelas, pikeun induktor tina séri sareng ukuran anu sami, résistansi termal anu diitung ampir sami kusabab aréa dissipation panas permukaan anu sami; dina basa sejen, nu dipeunteun ayeuna IDC of induktor béda bisa diperkirakeun. Séri (pakét) anu béda tina induktor gaduh résistansi termal anu béda. meja 3 ngabandingkeun résistansi termal induktor tina séri TDK VLS6045EX (semi-shielded) jeung séri SPM6530 (dibentuk). Nu leuwih gede lalawanan termal, nu leuwih luhur naékna hawa dihasilkeun nalika induktansi ngalir ngaliwatan arus beban; disebutkeun, handap.

(2)

Méja 2. Résistansi termal tina induktor séri VLS6045EX dina naékna suhu 40˚C

Ieu tiasa ditingali tina Tabel 3 yén sanajan ukuran induktor sami, résistansi termal tina induktor anu dicap rendah, nyaéta, dissipation panas langkung saé.

(3)

meja 3. Babandingan lalawanan termal tina induktor pakét béda.

6. leungitna inti

leungitna inti, disebut leungitna beusi, utamana disababkeun ku leungitna eddy arus jeung leungitna histeresis. Ukuran leungitna ayeuna eddy utamana gumantung kana naha bahan inti gampang "ngalaksanakeun"; Upami konduktivitasna luhur, nyaéta résistivitasna rendah, rugi arus eddy luhur, sareng upami résistivitas ferrite luhur, rugi arus eddy rélatif rendah. leungitna ayeuna Eddy ogé patali jeung frékuénsi. Nu leuwih luhur frékuénsi, nu gede leungitna eddy ayeuna. Ku alatan éta, bahan inti bakal nangtukeun frékuénsi operasi ditangtoskeun tina inti. Sacara umum, frékuénsi kerja inti bubuk beusi tiasa ngahontal 1MHz, sareng frekuensi kerja ferrite tiasa ngahontal 10MHz. Lamun frékuénsi operasi ngaleuwihan frékuénsi ieu, leungitna arus eddy bakal ningkat gancang sarta suhu inti beusi ogé bakal ningkat. Sanajan kitu, ku ngembangkeun gancang bahan inti beusi, cores beusi kalayan frékuénsi operasi luhur kedah ngan sabudeureun sudut.

leungitna beusi sejen nyaeta leungitna hysteresis, nu sabanding jeung aréa enclosed ku kurva hysteresis, nu patali jeung amplitudo ayun komponén AC tina arus; nu leuwih gede ayun AC, nu gede leungitna histeresis.

Dina sirkuit sarimbag tina induktor, résistor anu disambungkeun paralel sareng induktor sering dianggo pikeun nganyatakeun leungitna beusi. Nalika frékuénsi sarua jeung SRF, réaktansi induktif jeung réaktansi kapasitif ngabolaykeun kaluar, sarta réaktansi sarua nyaeta nol. Dina waktos ayeuna, impedansi induktor sami sareng résistansi leungitna beusi dina séri sareng résistansi pungkal, sareng résistansi leungitna beusi langkung ageung tibatan résistansi pungkal, janten impedansi di SRF kirang langkung sami sareng résistansi leungitna beusi. Nyandak induktor tegangan-rendah sabagé conto, résistansi leungitna beusi sakitar 20kΩ. Lamun nilai tegangan éféktif dina duanana tungtung induktor diperkirakeun jadi 5V, leungitna beusi nyaeta ngeunaan 1.25mW, nu ogé nunjukeun yen nu leuwih gede lalawanan leungitna beusi, nu hadé.

7. Struktur tameng

Struktur bungkusan induktor ferrite kalebet non-shielded, semi-shielded kalawan lem magnét, sarta shielded, sarta aya gap hawa considerable di salah sahiji aranjeunna. Jelas, celah hawa bakal bocor magnét, sareng dina kasus anu paling parah, éta bakal ngaganggu sirkuit sinyal leutik di sakurilingna, atanapi upami aya bahan magnét caket dieu, induktansi na ogé bakal dirobih. Struktur bungkusan sanésna nyaéta induktor bubuk beusi anu dicap. Kusabab euweuh gap jero induktor jeung struktur pungkal padet, masalah dissipation médan magnét relatif leutik. Angka 10 nyaéta ngagunakeun fungsi FFT tina oscilloscope RTO 1004 pikeun ngukur gedéna médan magnét bocor dina 3mm di luhur sareng di sisi induktor anu dicap. Méja 4 daptar babandingan médan magnét leakage tina induktor struktur pakét béda. Ieu bisa ditempo yén induktor non-shielded boga leakage magnét paling serius; induktor dicap boga leakage magnét pangleutikna, némbongkeun pangaruh shielding magnét pangalusna. . Beda dina gedena médan magnét leakage tina induktor dua struktur ieu ngeunaan 14dB, nu ampir 5 kali.

10

Gambar 10. Gedéna médan magnét bocor diukur dina 3mm di luhur sareng di sisi induktor anu dicap

(4)

Méja 4. Babandingan médan magnét leakage tina induktor struktur pakét béda

8. gandeng

Dina sababaraha aplikasi, kadang aya sababaraha sét converters DC on PCB nu, nu biasana disusun gigireun silih, sarta induktor saluyu maranéhanana ogé disusun gigireun unggal lianna. Lamun make non-shielded atawa tipe semi-shielded kalawan lem magnét Induktor bisa gandeng saling pikeun ngabentuk gangguan EMI. Ku alatan éta, nalika nempatkeun induktor, disarankeun pikeun nyirian polaritasna induktor heula, sareng sambungkeun titik awal sareng pungkal tina lapisan pangjerona induktor kana tegangan switching konverter, sapertos VSW konverter buck, nu mangrupa titik obah. Terminal outlet disambungkeun ka kapasitor kaluaran, nu titik statik; kawat tambaga pungkal kituna ngabentuk gelar tangtu shielding médan listrik. Dina susunan wiring of multiplexer nu, ngaropéa polaritasna induktansi mantuan pikeun ngalereskeun gedena induktansi silih tur nyingkahan sababaraha masalah EMI kaduga.

Aplikasi:

Bab saméméhna ngabahas bahan inti, struktur bungkusan, sareng ciri listrik penting tina induktor. Bab ieu bakal ngajelaskeun kumaha carana milih nilai induktansi anu cocog pikeun konverter buck sareng pertimbangan pikeun milih induktor anu sayogi komersil.

Ditémbongkeun saperti dina persamaan (5), nilai induktor jeung frékuénsi switching tina converter bakal mangaruhan arus ripple induktor (ΔiL). Arus ripple induktor bakal ngalir ngaliwatan kapasitor kaluaran sarta mangaruhan arus ripple tina kapasitor kaluaran. Ku alatan éta, éta bakal mangaruhan seleksi kapasitor kaluaran sarta salajengna mangaruhan ukuran ripple tina tegangan kaluaran. Salajengna, nilai induktansi sareng nilai kapasitansi kaluaran ogé bakal mangaruhan desain eupan balik sistem sareng réspon dinamis tina beban. Milih hiji nilai induktansi gedé boga stress ayeuna kirang dina kapasitor, sarta ogé mangpaat pikeun ngurangan ripple tegangan kaluaran sarta bisa nyimpen leuwih énergi. Tapi, nilai induktansi anu langkung ageung nunjukkeun volume anu langkung ageung, nyaéta biaya anu langkung luhur. Ku alatan éta, nalika ngarancang konverter, desain nilai induktansi penting pisan.

(5)

Katingali tina rumus (5) yén nalika jurang antara tegangan input sareng tegangan kaluaran langkung ageung, arus ripple induktor bakal langkung ageung, anu mangrupikeun kaayaan anu paling parah dina desain induktor. Ditambahkeun sareng analisa induktif anu sanés, titik desain induktansi tina konverter léngkah-handap biasana kedah dipilih dina kaayaan tegangan input maksimal sareng beban pinuh.

Nalika ngarancang nilai induktansi, perlu nyieun trade-off antara arus ripple induktor jeung ukuran induktor, sarta faktor arus ripple (faktor arus ripple; γ) dihartikeun di dieu, sakumaha dina rumus (6).

(6)

Ngaganti rumus (6) kana rumus (5), nilai induktansi bisa diébréhkeun jadi rumus (7).

(7)

Numutkeun rumus (7), nalika bédana antara tegangan input sareng kaluaran langkung ageung, nilai γ tiasa dipilih langkung ageung; Sabalikna, upami tegangan input sareng kaluaran langkung caket, desain nilai γ kedah langkung alit. Pikeun milih antara arus ripple induktor sareng ukuranana, dumasar kana nilai pangalaman desain tradisional, γ biasana 0,2 dugi ka 0,5. Di handap ieu nyokot RT7276 sabagé conto pikeun ngagambarkeun itungan induktansi jeung seleksi induktor sadia komersil.

Conto desain: Dirancang kalayan RT7276 konstanta maju dina waktosna (Advanced Constant On-Time; ACOTTM) konverter rectification step-down sinkron, frékuénsi switchingna nyaéta 700 kHz, tegangan input nyaéta 4.5V ka 18V, sareng tegangan kaluaran nyaéta 1.05V. . Arus beban pinuh nyaéta 3A. Sakumaha didadarkeun di luhur, nilai induktansi kudu dirancang dina kaayaan tegangan input maksimum 18V jeung beban pinuh ku 3A, nilai γ dicokot salaku 0,35, sarta nilai luhur diganti kana persamaan (7), induktansi nu. nilai nyaeta

Anggo induktor kalayan nilai induktansi nominal konvensional 1,5 µH. Ganti rumus (5) pikeun ngitung arus riak induktor saperti kieu.

Ku alatan éta, arus puncak induktor nyaéta

Jeung nilai éféktif tina induktor ayeuna (IRMS) nyaeta

Kusabab komponén ripple induktor leutik, nilai éféktif arus induktor utamana komponén DC, sarta nilai éféktif ieu dipaké salaku dadasar pikeun milih induktor dipeunteun IDC ayeuna. Kalayan 80% derating (derating) desain, syarat induktansi nyaéta:

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

Méja 5 daptar induktor sadia tina séri TDK béda, ukuranana sarupa tapi béda dina struktur pakét. Ieu bisa ditempo ti tabél yén arus jenuh na dipeunteun ayeuna tina induktor dicap (SPM6530T-1R5M) badag, sarta lalawanan termal leutik sarta dissipation panas téh alus. Sajaba ti éta, nurutkeun sawala dina bab saméméhna, bahan inti tina induktor dicap nyaeta inti bubuk beusi, ku kituna dibandingkeun jeung inti ferrite tina semi-shielded (VLS6045EX-1R5N) jeung shielded (SLF7055T-1R5N) induktor. kalawan lem magnét. , Mibanda ciri bias DC alus. angka 11 nembongkeun ngabandingkeun efisiensi induktor béda dilarapkeun ka RT7276 konstan dina waktos rectification sinkron konverter hambalan-handap. Hasilna nunjukkeun yén bédana efisiensi antara tilu henteu signifikan. Upami anjeun nganggap dissipation panas, ciri bias DC sareng masalah dissipation médan magnét, disarankeun ngagunakeun induktor SPM6530T-1R5M.

(5)

meja 5. Babandingan induktansi tina runtuyan béda TDK

11

angka 11. Babandingan efisiensi converter kalawan induktor béda

Upami anjeun milih struktur pakét anu sami sareng nilai induktansi, tapi induktor ukuranana langkung alit, sapertos SPM4015T-1R5M (4.4×4.1×1.5mm), sanaos ukuranana alit, tapi résistansi DC RDC (44.5mΩ) sareng résistansi termal ΘTH ( 51˚C) / W) Langkung ageung. Pikeun konvérsi spésifikasi anu sami, nilai efektif tina arus anu ditolerir ku induktor ogé sami. Jelas, résistansi DC bakal ngirangan efisiensi dina beban beurat. Sajaba ti éta, résistansi termal badag hartina dissipation panas goréng. Ku alatan éta, lamun milih hiji induktor teu ukur perlu mertimbangkeun kauntungan ukuran ngurangan, tapi ogé pikeun evaluate shortcomings na.

Kasimpulanana

Induktansi mangrupikeun salah sahiji komponén pasip anu biasa dianggo dina ngagentos konvérsi kakuatan, anu tiasa dianggo pikeun neundeun énergi sareng nyaring. Nanging, dina desain sirkuit, sanés ngan ukur nilai induktansi anu kedah diperhatoskeun, tapi parameter sanésna kalebet résistansi AC sareng nilai Q, kasabaran ayeuna, jenuh inti beusi, sareng struktur pakét, sareng sajabana, sadayana parameter anu kedah diperyogikeun. Pertimbangkeun nalika milih induktor. . Parameter ieu biasana aya hubunganana sareng bahan inti, prosés manufaktur, sareng ukuran sareng biaya. Ku alatan éta, artikel ieu ngenalkeun karakteristik bahan inti beusi anu béda sareng kumaha milih induktansi anu cocog salaku rujukan pikeun desain catu daya.