EN
LINKS CITO
In converteribus DC-DC altorum frequentiarum, inductor filtrat currentem undulantis superimpositam in outputu DC. Utrum converter sit topologia buck, boost, vel buck-boost, inductor lenit undulationem ut stabilem praebet outputum DC. Efficiens inductoris maxima est cum coniunctae functiones ferrum et cuprum minimae sunt. Ad efficiens maximam—id est, minima damna—consequendam, optime componenti ad leniendam currentem undulantis eligendo, necesse est curare ne nucleus inductoris saturatur et ne spira eius supracalescat dum per eam transit correns operativa. Hoc articulus docet quomodo damna inductoris aestimentur et methodos proponit ad inductores excelsae efficiens designandi et celeriter eligendi.
1. Aestimatio Damni Inductoris
Inductoris evaluationem perdendorum in nucleo et cooperis est valde complexam. Nuclei damnum saepe pendet a pluribus factoribus, sicut valore currentis undarum, frequentia commutationis, materia nucleo, parametris nuclei, et hiatus aeris in nucleo. Currentes rhipidii et frequentia interruptoris circuitus applicatione dependent, dum materia, parameters, et hiatus aeris nuclei inductori dependent.
Aequatio vulgatissima ad damna in nucleo evaluanda est aequatio Steinmetz:
Ubi:
Pvc = Potentiae amissa per unitatem voluminis nucleus
K, x, y = Constantes materiae nucleo
f = Frequencia interruptoris
B = Densitas fluxus magnetici
Haec aequatio ostendit damnum nucleus (damnum ferrum) pendere ex frequentia (f) et densitate fluxus magnetici (B). Quoniam densitas fluxus magnetici pendet ex currente undarum, utraque variabilia applicatione dependentia sunt. Damnum nucleus etiam ad ipsum inductorem pertinet, quia materia nucleus determinat constantes K, x, et y. Praeterea, densitas fluxus magnetici simul determinatur ab area efficaci nucleus (Ae) et numero evolutionum (N). Itaque damnum nucleus pendet tam ab applicatione quam a praeciso inductoris design.
In contrarium, computare damnum ramei CC relativae simplicis est:
Ubi:
Pdc = damnum potentiae CC (W)
Idc_rms = currentis RMS inductoris (A)
DCR = resistentia CC spire inductoris (Ω)
Aestimatio coprosae AC difficilior est, quia resistentia maior propter pelliculi effectum et proximitatis effectum ad altas frequentias augetur. Curva ESR (Resistentia Series Aequivalens) vel ACR (Resistentia AC) aliquam resistentiae incrementum ad altiores frequentias ostendere potest. Haec autem curva saepe ad valde parvas currentis quantitates metitur, itaque non includit ferruginas amissiones quae ex currente undarum oriuntur, quod frequens intellectus erroris locus est.
Exempli gratia, specta curvam ESR contra Frequentiam in Figura 1 ostensam.
Figura 1. ESR contra Frequentiam
Secundum hunc graphicon, ESR supra 1 MHz valde alta est. Hoc inductore supra hanc frequentiam usus videretur ad valde altas coprosas ducere, ideoque indelectum faceret. In applicatione tamen reali, amissio inductoris multo minor est quam haec curva suggerit.
Specta sequens exemplum:
Ponatur convertere 5V ad 0.4A (2.0W) et frequentiam interrumpendi 200 kHz. 10µH Codaca inductor eligitur, cum eius typica ESR ad relationem Frequentiae ostendatur in Figura 1. Ad frequentiam operandi 200 kHz, ESR est fere 0,8Ω.
Pro convertere buck, medius inductoris current est aequalis currenti oneris 0,4 A. Possumus calculare dispendium in inductore ut:
6,0% = 0,128W / (2,0W + 0,128W) (Inductor 6% intrantum visus consumeret)
Sed si eundem converterem ad 4 MHz operemur, ex curva ESR videre possumus R esse circiter 11Ω. Tunc esset potestas in inductore amissa:
46,8% = 1,76W / (2,0W + 1,76W) (Inductor 46,8% intrantum visus consumeret)
Ex hoc calculo, videtur quod hic inductor non debet ad hanc frequentiam vel ultra uti.
In praxi, efficiens converteris multo melior est quam quae ex curva ESR-frequentiae calculatur. Hoc est cur:
Figura 2 simpliciorem currentis formam undae monstrat pro convertere buck in modo conductionis continuo cum parva currentis fluctuatione.
Figura 2. Simplificata Ondae Currentis Converteris Buck
Assumendo Ip-p (currentem fluctuationis inter vertex) esse circiter 10% currentis medii:
I_dc = 0,4 A
I_p-p = 0,04 A
Ut damnum inductoris accurate aestimetur, dividendum est in damnum ad bassam frequentiam (damnum DC) et damnum ad altam frequentiam.
Resistentia ad bassam frequentiam (quae effectu est DCR) est circiter 0,7Ω e graphico. Current est valor RMS currentis oneris addita currente fluctuationis. Quoniam current fluctuans parva est, current efficiens fere aequat currentem DC oneris.
Pro damno ad altam frequentiam, hoc est 
, R est ESR (200 kHz), ubi I est tantum valor quadratus medius (rms) currentis fluctuationis:
Ad 200 kHz, damnum AC est:
Itaque, ad 200 kHz, totale praedictum damnum inductoris est 0,112 W + 0,000106 W = 0,112106 W.
Praedicta damna ad 200 kHz leviter tantum altiora sunt (minus quam 1%) quam damna a DCR praedita.
Nunc, calculemus damna ad 4 MHz. Damna ad bassam frequentiam manent eadem, 0,112 W.
Calculatio damni AC uti debet ESR ad 4 MHz, quod antea aestimavimus 11Ω esse:
Itaque, damna inductoris totalia ad 4 MHz sunt 0,112 W + 0,00147 W = 0,11347 W.
Hoc multo significativius est. Damna praedicta tantum circa 1,3% altiora sunt quam damna DCR, quae longe infra antea praedicta 1,76 W sunt. Praeterea, non eandem valoris inductantiae ad 4 MHz uteretur quam ad 200 kHz; minor valor inductantiae uteretur, et etiam DCR huius minoris inductoris inferior esset.
2. Rationale Inductoris Altae Efficientiae
Pro converteribus modi currentis continuo, ubi currentis fluctus parva est respectu currentis oneris, calculatio perditi rationabilis perficienda est per combinationem DCR et ESR. Praeterea, calculus amissio ex curva ESR non includit ferrum amissum. Efficiencia inductoris determinatur a summa amissionum cupri et ferri. Codaca efficienciam inductoris optimizat per eligationem materialium paene amissorum et per inductores designandos ad minimam amissionem totalem. Usus ductilis fili plani praebet infimum DCR intra certum magnitudinem, minuendo amissionem cupri. Meliorata materiae nucleus minuunt amissionem nuclei ad altas frequentias, ita efficienciam generalem inductoris augendo.
Exempli gratia Serie CSEG Codaca de inductoribus formatis potentiae optimizata est pro applicationibus alti frequentiae et alti currentis fastigii. Hi inductores characteristics saturations molles offerunt simul minima cum amissione AC et infimo DCR ad frequentias 200 kHz et supra.
Figura 3 ostendit characteristicas inductionis contra currentes pro inductoribus 3,8/3,3 µH ex serie CSBX , CSEC , et CSEB seriae CSBX, CSEC et CSEB sunt per clara optima electio ad inductionem servandam ad currentes 12 A vel maiores.
Tabula 1. Comparatio DCR et Isat pro CSBX, CSEC, et CSEB seriebus.
Cum amissio AC et amissio totalis inductorum ad 200 kHz comparantur, series CSEB, cum sua structura innovativa quae omnes praecedentes dispositions superat, minimas amissiones DC et AC consequitur. Hoc facit seriem CSEB optimam electionem pro applicationibus conversarum potentiae altorum frequentiarum quae altos currentes summos ferre debent simul requirantes minimas possibiles amissiones DC et AC.
Figura 3. Comparatio Curvarum Currentis Saturationis et Currentis Incrementi Temperaturae pro Inductoribus 3,8/3,3 μH in Seriebus CSBX, CSEC, et CSEB.
Figura 4. Comparatio Amissionis AC et Amissionis Totalis ad 200 kHz pro Seriebus CSBX, CSEC, et CSEB.
3. Instrumentum Celeris Electiionis Inductoris
Ut procedere selectoris inductoris acceleret pro ingeniariis, Codaca instrumenta selectionis effecit quae damna calculare possunt ex datae mensuratae nuclei et volutationis pro omni conditione applicationis possibili. Ad hanc instrumenta pertinent damna nuclei et volutationis dependentia currentis et frequentiae, ita non necesse est informationes de designe inductoris proprietas (ut materia nuclei, Ae, et numerus evolutionum) rogare vel calculos manuales perficere.
Instrumenta selectionis Codaca valorem inductantiae necessarium calculant ex conditionibus operationis ut voltatio input/output, frequentia interruptoris, current media, et current undarum. Hac informatione in Repertorem Nostrum Inductorum Potentiae inserta, inductores qui his conditionibus satisfaciunt filtrari possunt, cum inductantia, DCR, current saturandi, current augmenti thermici, temperature operationis, et alia informationes pro quolibet inductore recensita.
Si iam nosti inductantiam et currentem quae tibi necessariae sunt, hanc informationem directe in Inductoris Potentiae Repertor . Resultata ostendentur cum core et ducibus amissis et gradu currentis saturationis pro quolibet inductore, ut possis verificare num inductor propinquus manebit suis specificatibus sub conditionibus currentis summi applicationis.
Instrumenta etiam uti possunt ad delineandam inductantiam versus comportamentum currentis, ut differentiae et praevales variorum generum inductorum comparari possint. Incipere potes per ordinandum resultata secundum amissionem totalem. Omnia informationes de inductoribus (usque ad quattuor genera) in eadem charta collocare et eas ordinare iuvat hanc analysim, ut efficiens inductor eligi possit.
Amissio totalis calculare potest esse complexa, sed haec calculatio in instrumenta selectionis Codaca incorporata est, faciens selectionem, comparationem et analysim simplicissimam, ut efficientissimum inductorem potentiae efficaciter eligere possis.
【Referentiae】:
Pagina Codaca: Selectio Inductoris Converteris DC/DC - Shenzhen Codaca Electronics Co., Ltd. (codaca.com)
Pagina Codaca: Inquisitor Inductoris Potestatis - Shenzhen Codaca Electronics Co., Ltd. (codaca.com)
Pagina Codaca: Comparatio Damni Inductoris Potestatis - Shenzhen Codaca Electronics Co., Ltd. (codaca.com)