नए ऊर्जा वाहन उद्योग के तेज़ी से विकास के साथ, ऑन-बोर्ड चार्जर (OBC) बिजली के जाल और शक्ति बैटरी के बीच मुख्य कनेक्शन घटक के रूप में कार्य करता है, जिससे इसकी विद्युत चुंबकीय संगतता (EMC) डिज़ाइन लगातार अधिक महत्वपूर्ण होती जा रही है। स्विचिंग मोड पावर सप्लाई में पावर उपकरणों की उच्च गति की स्विचिंग से उच्च-आवृत्ति का EMI व्यवधान उत्पन्न होता है, जिसमें बिजली की लाइनों के साथ संचारित होने वाला सामान्य-मोड और अंतर-मोड संचालित शोर शामिल है, साथ ही अंतरिक्ष में विकिरित व्यवधान भी है। ऑन-बोर्ड चार्जर्स को जटिल वाहन विद्युत चुंबकीय वातावरण के अनुकूल होने के लिए एक मज़बूत EMC फ़िल्टर डिज़ाइन की आवश्यकता होती है, ताकि वे स्वयं स्थिर रूप से काम कर सकें और वाहन में अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ हस्तक्षेप न करें। इनमें से, सामान्य-मोड चोक और π-प्रकार का फ़िल्टर सर्किट EMC फ़िल्टरिंग के मुख्य घटक हैं, और इंडक्टर का चयन सीधे फ़िल्टरिंग प्रदर्शन, समग्र प्रणाली के आकार और तापीय विश्वसनीयता को निर्धारित करता है।
1-EMI शोर स्रोत और फ़िल्टर वास्तुकला
जब ओबीसी काम कर रहा होता है, तो उसके फ्रंट-एंड पीएफसी सर्किट के उच्च-आवृत्ति स्विचिंग ट्यूब (आईजीबीटी या एसआईसी मॉसफेट) और रियर-एंड डीसी-डीसी कन्वर्टर के अनुनाद सर्किट में काफी मात्रा में हार्मोनिक घटक उत्पन्न होते हैं। संचालित ईएमआई शोर को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है :विभेदक-मोड शोर और सामान्य-मोड शोर। विभेदक-मोड हस्तक्षेप दो बिजली इनपुट लाइनों (जैसे एल लाइन और एन लाइन) के बीच मौजूद होता है, जिसमें धारा की दिशाएँ विपरीत होती हैं, जो मुख्य रूप से स्विचिंग ट्यूब के उच्च-गति से ऑन और ऑफ होने के कारण बिजली लूप में उत्पन्न धारा रिपल्स के कारण होता है; सामान्य-मोड हस्तक्षेप बिजली लाइनों और ग्राउंड लाइन (पीई) के बीच मौजूद होता है, जिसमें धारा की दिशाएँ समान होती हैं, जो मुख्य रूप से स्विचिंग क्रियाओं के दौरान उच्च-वोल्टेज अस्थायी नोड्स के कारण पैरासिटिक कैपेसिटेंस के माध्यम से ग्राउंड से कपलिंग के कारण होता है, साथ ही बाहरी विद्युत चुंबकीय क्षेत्र के कपलिंग के कारण भी होता है .
ओबीसी का इनपुट छोर आमतौर पर एक π-प्रकार के ईएमआई फ़िल्टर सर्किट के साथ कॉन्फ़िगर किया जाता है, जिसमें विभिन्न आवृत्ति बैंडों पर विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप को दबाने के लिए इंडक्टर्स और कैपेसिटर्स के संयोजन का उपयोग किया जाता है। फ़िल्टरिंग नेटवर्क की सामान्य वास्तुकला में ग्रिड ओर से क्रमशः एक एक्स कैपेसिटर (अंतर-विधा फ़िल्टरिंग), एक सामान्य-विधा चोक, एक वाई कैपेसिटर (सामान्य-विधा फ़िल्टरिंग) और एक अंतर-विधा इंडक्टर शामिल होते हैं, जो दो-चरणीय या बहु-चरणीय फ़िल्टरिंग संरचना बनाते हैं। अग्र-चरण मुख्य रूप से ग्रिड ओर से संचालित हस्तक्षेप और हार्मोनिक्स को संभालता है, जबकि पश्च-चरण स्विचिंग क्रियाओं द्वारा उत्पन्न उच्च-आवृत्ति शोर को और अधिक कम करने के लिए उत्तरदायी होता है 。
चित्र १। ओबीसी आरेखीय आरेख
२- सामान्य-विधा चोक के कार्य सिद्धांत और मुख्य सामग्री चयन
2.1 कार्य करने का सिद्धांत
एक सामान्य-मोड चोक को एक बंद चुंबकीय कोर पर लपेटा जाता है, जिसमें कुंडलियों के विपरीत दिशाएँ और समान टर्न संख्या होती है, ताकि सामान्य-मोड शोर के उच्च-प्रतिबाधा दमन को प्राप्त किया जा सके। जब सामान्य-मोड धारा प्रवाहित होती है, तो वाइंडिंग्स में चुंबकीय फ्लक्स की दिशा समान होती है और एक-दूसरे पर अध्यारोपित होती है, जिससे सामान्य-मोड चोक उच्च प्रतिबाधा प्रदर्शित करता है, और इस प्रकार सामान्य-मोड सिग्नल को प्रभावी ढंग से कम करता है। जब अंतर-मोड धारा (जैसे सामान्य संचालन धारा) दोनों वाइंडिंग्स के माध्यम से प्रवाहित होती है, तो कोर में उत्पन्न चुंबकीय फ्लक्स की दिशाएँ विपरीत होती हैं और एक-दूसरे को रद्द कर देती हैं, जिससे अंतर-मोड सिग्नल लगभग किसी भी क्षय के बिना प्रवाहित हो सकते हैं।
चित्र २। सामान्य-मोड धारा के प्रवाहित होने पर चुंबकीय क्षेत्र अध्यारोपित होते हैं
चित्र ३। अंतर-मोड धारा के प्रवाहित होने पर चुंबकीय क्षेत्र एक-दूसरे को रद्द कर देते हैं
सामान्य-मोड चोक के प्रतिबाधा सूत्र के अनुसार:
और प्रेरकत्व सूत्र:
कोर की प्रभावी चुंबकीय पारगम्यता μe सीधे दिए गए आकार और फेरों की संख्या के तहत प्राप्त प्रेरकत्व को निर्धारित करती है। पारगम्यता जितनी अधिक होगी, उसी आकार के तहत प्रतिबाधा भी उतनी ही अधिक होगी, जिससे फ़िल्टरिंग प्रभाव मज़बूत हो जाता है .
2.2 चुंबकीय कोर सामग्री का चयन
सामान्य-मोड चोक के लिए सामान्यतः उपयोग की जाने वाली कोर सामग्रियों में मैंगनीज़-जिंक फेराइट, निकल-जिंक फेराइट, अक्रिस्टलीय मिश्र धातुएँ और नैनोक्रिस्टलाइन मिश्र धातुएँ शामिल हैं। उनके गुणों में अंतर उनकी संबंधित अनुप्रयोग सीमाओं को निर्धारित करता है ：
◾ फेराइट: मध्यम से उच्च आवृत्ति के लिए लागत-प्रभावी विकल्प अनुप्रयोग
फेराइट (जैसे Mn-Zn, Ni-Zn) उच्च प्रतिरोधकता और कम भंवर धारा हानि के कारण उच्च आवृत्ति के सामान्य-मोड चोक के लिए पसंदीदा सामग्री बन गई है। Mn-Zn फेराइट 100 kHz–1 MHz आवृत्ति बैंड में उत्कृष्ट प्रदर्शन करता है, लेकिन इसका क्यूरी तापमान अपेक्षाकृत कम होता है (लगभग 120℃) ，उच्च तापमान पर पारगम्यता को तेज़ी से कम करना; निकल-ज़िंक फेराइट उच्च आवृत्ति बैंड के लिए उपयुक्त है। यद्यपि इसकी प्रारंभिक पारगम्यता कम है (μ<1000) ，इसकी उच्च-आवृत्ति स्थिरता श्रेष्ठ है .
◾ अक्रिस्टलीय और नैनोक्रिस्टलीय मिश्रधातुएँ : उच्च-आवृत्ति, कम-हानि अनुप्रयोगों के लिए अंतिम समाधान
अक्रिस्टलीय मिश्रधातुएँ (जैसे लोहा-आधारित और कोबाल्ट-आधारित) तीव्र शीतलन प्रक्रिया के माध्यम से अव्यवस्थित परमाणु संरचना बनाती हैं, जिसमें अत्यधिक उच्च संतृप्ति चुंबकीय फ्लक्स घनत्व (Bs 1.2T) और अत्यंत कम उच्च-आवृत्ति हानि प्रदर्शित होती है। नैनोक्रिस्टलीय मिश्रधातुएँ ऊष्मा उपचार के माध्यम से एक नैनोक्रिस्टलीय संरचना और भी विकसित करती हैं, जो 100kHz–500kHz आवृत्ति बैंड में फेराइट की तुलना में हानि को 50% से अधिक कम कर देती है और तापमान स्थिरता को काफी बेहतर बनाती है। ये विद्युत वाहन चार्जिंग मॉड्यूल जैसे दक्षता की कड़ी आवश्यकताओं वाले परिदृश्यों के लिए उपयुक्त हैं।
2.3 सामान्य मोड चोक के लिए प्रमुख चयन बिंदु
（1）इंडक्टेंस: ऑन-बोर्ड चार्जर की संचालन आवृत्ति और हस्तक्षेप विशेषताओं के आधार पर उचित प्रेरकत्व का चयन करें। सामान्यतः, उच्च प्रेरकत्व निम्न-आवृत्ति दमन में बेहतर प्रदर्शन करता है, लेकिन परिपथ के प्रविष्टि हानि को बढ़ा देता है। आमतौर पर, सामान्य-मोड चोक का प्रेरकत्व कुछ सैकड़ों माइक्रोहेनरी से लेकर कुछ मिलीहेनरी तक होता है （μH ）और कुछ मिलीहेनरी （mH ）.
（२) अनुमत धारा: सामान्य-मोड चोक की अनुमत धारा ऑन-बोर्ड चार्जर की अधिकतम संचालन धारा से अधिक होनी चाहिए, ताकि प्रेरक के तापन के कारण पूरे प्रणाली की दक्षता में कमी न हो, और साथ ही अनुमत धारा के अंतर्गत प्रेरक की उत्कृष्ट स्थिरता सुनिश्चित की जा सके।
（३) आवृत्ति विशेषताएँ: ऑन-बोर्ड चार्जर की व्यापक-बैंड हस्तक्षेप दमन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए उच्च-आवृत्ति दमन विशेषताओं में अच्छा प्रदर्शन करने वाले सामान्य-मोड चोक का चयन करें। सामान्य-मोड चोक के प्रतिबाधा बनाम आवृत्ति वक्र की जाँच करें ताकि लक्ष्य आवृत्ति सीमा के भीतर पर्याप्त प्रतिबाधा सुनिश्चित की जा सके।
उच्च-शक्ति ओबीसी अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए, ऑटोमोटिव-ग्रेड सामान्य-मोड चोक्स मुख्य रूप से अनुकूलित आवश्यकताओं द्वारा संचालित होते हैं। कोडाका इलेक्ट्रॉनिक्स की अनुसंधान एवं विकास टीम को सामान्य-मोड चोक्स के अनुकूलित विकास में व्यापक अनुभव है और यह ग्राहक की विशेषता आवश्यकताओं के आधार पर त्वरित रूप से सुसंगत उत्पाद समाधान प्रदान कर सकती है।
3- सिद्धांत पाई-प्रकार का फ़िल्टर सर्किट और अंतर-मोड इंडक्टर्स के लिए मुख्य चयन बिंदु
एक π फ़िल्टर सर्किट दो कैपेसिटर्स और एक अंतर-मोड इंडक्टर से बना होता है, जो अक्षर के आकार में होता है π यह संधारित्रों के बाईपास प्रभाव और प्रेरकों के फ़िल्टरिंग प्रभाव का उपयोग करता है ताकि अंतर-मोड व्यवधान को प्रभावी ढंग से दबाया जा सके। ऑन-बोर्ड चार्जर में, π-प्रकार के फ़िल्टर सर्किट बिजली की लाइनों पर व्यवधान संकेतों को और कम कर सकते हैं और ईएमसी प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं। ओबीसी की विशिष्ट स्विचिंग आवृत्ति ४० किलोहर्ट्ज़ से १५० किलोहर्ट्ज़ के बीच होती है, और चालित उत्सर्जन परीक्षण १५० किलोहर्ट्ज़ से शुरू होता है। इसलिए, अंतर-मोड फ़िल्टरिंग मुख्य रूप से १५० किलोहर्ट्ज़ से १ मेगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति बैंड में अंतर-मोड शोर पर केंद्रित होती है।
Π-प्रकार के फ़िल्टर के कट-ऑफ आवृत्ति सूत्र है:
जहाँ Cx, π-प्रकार के फ़िल्टर में दो-चरणीय X कैपेसिटर्स की समतुल्य कैपेसिटैंस है। (वास्तविक डिज़ाइन में, अक्सर समान कैपेसिटैंस वाले दो चरणीय X कैपेसिटर्स का उपयोग किया जाता है, इसलिए संयुक्त समतुल्य फ़िल्टरिंग कैपेसिटैंस का आकलन आमतौर पर एकल-चरणीय X कैपेसिटर के मान के आधार पर सावधानीपूर्ण ढंग से किया जाता है)। डिज़ाइन को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि कट-ऑफ़ आवृत्ति मूल स्विचिंग आवृत्ति से काफ़ी कम हो, जो आमतौर पर स्विचिंग आवृत्ति के 1/5 से 1/10 के बीच ली जाती है, ताकि लक्षित हस्तक्षेप आवृत्ति बैंड फ़िल्टर के स्टॉपबैंड के भीतर पड़े।
3.1 अंतर-मोड इंडक्टर्स का कार्य सिद्धांत
एक अंतर-विधि प्रेरक मुख्य रूप से एकल वाइंडिंग से बना होता है, जो शक्ति इनपुट लाइन के श्रेणी में जुड़ी होती है। प्रेरक के उच्च-आवृत्ति धाराओं के प्रति प्रतिबाधा गुणों का उपयोग करके, यह एल लाइन और एन लाइन के बीच अंतर-विधि हस्तक्षेप के लिए उच्च-प्रतिबाधा पथ बनाता है, जिससे शोर कम होता है। प्रेरक का चयन करते समय, बाहरी विकिरण और बाहरी हस्तक्षेप को कम करने के लिए कवर किए गए प्रेरकों को प्राथमिकता दी जाती है।
(१) प्रेरकत्व: प्रेरकत्व अंतर-विधि प्रेरक का सबसे मौलिक पैरामीटर है, जो इसकी विशिष्ट आवृत्तियों पर शोर को दबाने की क्षमता निर्धारित करता है। चयन के दौरान लक्ष्य फ़िल्टरिंग आवृत्ति बैंड को ध्यान में रखने की आवश्यकता होती है; बड़ा प्रेरकत्व आमतौर पर निम्न-आवृत्ति शोर पर अधिक प्रभावी दमन प्रदान करता है।
(२) अनुमत धारा: यह निर्दिष्ट तापमान वृद्धि की स्थितियों के तहत इंडक्टर के सुरक्षित दीर्घकालिक संचालन के लिए अधिकतम धारा को संदर्भित करता है। चयन करते समय यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि अधिकतम संचालन धारा नामांकित धारा से कम हो, जिससे पर्याप्त सुरक्षा मार्जिन (आमतौर पर ＞ 30%).
(3) डीसी प्रतिरोध (डीसीआर): डीसी प्रतिरोध से आशय डीसी स्थितियों में इंडक्टर के वाइंडिंग कुंडल के आंतरिक प्रतिरोध से है। डीसीआर कम होने पर डीसी के प्रवाह के दौरान उत्पन्न शक्ति खपत भी कम होती है, जिससे कुल दक्षता में सुधार होता है।
चूँकि ओबीसी i स्वचालित अनुप्रयोगों के अंतर्गत आते हैं, अतः इंडक्टर्स को ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स विश्वसनीयता मानक एईसी-क्यू२०० को पूरा करना आवश्यक है। परीक्षण के मदों में विद्युत प्रदर्शन परीक्षण, यांत्रिक झटका परीक्षण, कंपन परीक्षण, टर्मिनल शक्ति परीक्षण, सोल्डरेबिलिटी परीक्षण, बायस्ड आर्द्रता परीक्षण, तापमान चक्र परीक्षण, उच्च तापमान भंडारण परीक्षण आदि शामिल हैं। कोडाका विभिन्न प्रकार के मानक ऑटोमोटिव-ग्रेड शक्ति उत्पाद प्रदान कर सकता है।
नीचे कुछ का प्रदर्शन है ऑटोमोबाइल-ग्रेड इंडक्टर .विवरण के लिए, कृपया कोडाका इलेक्ट्रॉनिक्स की आधिकारिक वेबसाइट पर जाएँ https://www.codaca.com.cn/, या कोडाका के बिक्री कर्मचारियों से संपर्क करें। प्रश्नों का स्वागत है।
चित्र शीर्षक: चित्र 4. कोडाका ऑटोमोटिव-ग्रेड इंडक्टर
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