EN
Индуктор нь цахилгаан цонхнуудын хөгжүүлэлтийн үндсэн үйлдлийн хувьд ашиглагддаг ерөнхий хадгаламжтай бус байгууламж юм. Энэ нь солих цахилгаан эрчим хүчний зорилгоор шугамсан, харьцуулах, бууруулах гэх мэт үйлдлүүдийг хариуцдаг. Зарим санаачлагын эхэнд инженерүүд нь зөвхөн чанартай индуктивын утгыг сонгох шаардлагатай боловч индукторын ашиглах боломжтой дулаарал, загварын хэмжээ, хурдан тогтмол хэмжээ, алдаанууд гэх мэт зүйлсийг ойлгож авах шаардлагатай. Хэрвээ тэд индукторын үйлдлийг илүү сайн мэдэхгүй бол дизайны үед ихэнхдээ үргэлж асуудлуудтай тулгарч, цаг ашиглаж байна.
Индукторын Үйлдлийг Мэдэх
Индуктор нь солих цахилгаан эрчим хүчний гаралтын LC шугамсын "L"-г тодорхойлно. Бууруулах (buck) шилжүүлэлтэд индукторын нэг хажуу нь тогтмол гаралтын хэрэглээгээр холбогдсон байдаг, харин нөгөө хажуу нь солих дундаж хугацаанд нэг л нэгэн эрчим хүчтэй холбогдох боломжтой.
Төрөл 1-д индуктор нь MOSFET-оор эрчим хүчтэй холбогдсон байдаг. Төрөл 2-д индуктор нь GND-той холбогдсон байдаг.
Энэ төрлийн контроллер ашиглалтад илүү мөн 2 хамгийн тохиромжтой зураасан байдлын дунд орших боломжтой: диодын дагуу эсвэл MOSFET-ийн дагуу. Хамгийн нэгэн тохиргооны утгаар, конвертерийг "асинхрон" гэж нэрлэдэг. Дараах тохиолдолд конвертерийг "синхрон" гэж нэрлэдэг.
Байдал 1-д индукторын нэг хувь нь оролтын урд хэмжээтэй холбогдсон бөгөөд нөгөө хувь нь гаралтын урд хэмжээтэй холбогдсон байна. Багасгалт конвертерийн тухай оролтын урд хэмжээ гаралтын урд хэмжээс их байх ёстой, индукторын дагуу өмнөх урд хэмжээ үүсдэг.
Байдал 2-д индукторын эхлээс оролтын урд хэмжээ руу холбогдсон хувь нь ground руу холбогдоно. Багасгалт конвертерийн тухай гаралтын урд хэмжээ шууд эерэг цомцоор байна, индукторын дагуу сөрөг урд хэмжээ үүсдэг.
Индукторын урд хэмжээний тооцооллын томъёо
V=L(dI/dt). Энгийн харилцаатай ток индуктор дээрх урьдчилан положитив утгаас үүссэн байдлын 1-д нэмэгдэх болон аль вольтаж нь нөгөө талын утгатай байдлын 2-д буурдаг. Индуктор дээрх токийн график Фигур 2-нд харуулж байна:
Дээрх зургийг харахад индуктор дээрх хамгийн их ток нь DC ток плюс алдартай токийн хамгийн их утгын хагас юм. Дээрх зургийн дотор алдартай ток харагдаж байна. Мэдээллийн томъёоноос хамгийн их ток илүү мэдээллийг доорх томъёогоор тооцоолож болно: энд ton нь байдлын 1-д байгаа цаг, T нь солих цаг, DC нь байдлын 1-ийн гарын авлага.
Хамтдаа шилжүүлэгчийн схем
Эрэлттэй шилжүүлэгчийн схем
Rs: Токийг сонголтоор тодорхойлох хувирганы сопортын хамт индуктор дээрх токийн сопортын нийлбэр. Vf: Шотткийн диодын эрэлттэй урт. R: Харилцааны замд байгаа нийт сопорт, энэ нь R=Rs+Rm гэж тооцогддог, мөн MOSFET-ийн хамгийн их сопорт.
Индукторын үсэгт хамрах
Эрчилсэн индукторын цагаан амперийн утгаас, индуктор дээрх цэвэр нөөцөөсөөр нь түүний индуктивчлал буурна. Энэ нь үсэгтийн материалын физик байгууллагуудаар тодорхойлогддог. Индуктивчлалын буурвал нь ихээр буй тохиолдолд конвертер зөв ажиллахгүй болно. Индуктор ямар ч цэвэр нөөцөөр хамрахад алдаатай болох нь нарийн параметр юм.
Конвертерийн эрчилгээнд ашигладаг индукторын хамрах криве нь чухал ба анхаарах зүйл юм. Энэ үед L-ийн харьцуулах кривегүйг нь илүү тодорхойлоход тусалж болно.
Цэвэр нөөцийн мэдрэмж нэг тээврийн хязгаарт дуусахад индуктивчлал шидэхэд буурна. Дараа нь цэвэр нөөцийг нэмэгдүүлэхэд индуктор бүхэлдээ алдаатай болох боломжтой.
Энэ насын үзүүлэлтээр бид үр дүнтэй холбогчдын индуктивностийн өөрчлөлтийн хэмжээ (△L ≤ 20% эсвэл 30%) зөвхөн тоймын гаралт电流-ийн үндсэн цагаан уур ашиглан тодорхойлогдоно гэдэг, мөн индукторын стандартад Isat параметр байгаа учраас илэрхий болно. Риппл эддрэлний өөрчлөлт индуктивност дэлгэрэнгүй үнэлэх үед, тухайн эддрэл нь гаралт давхаргын рипплд оролцоход, бүх ашиглаагүйн тулд риппл эддрэлийг хамгийн ихээр багасгах шаардлагатай. Энэ нь тоймын гаралт цагаан ууртай холбоотой индуктивностийн бууралтын хэмжээг санал болгоход маш том шинж чанар байдаг, харин риппл цагаан ууртай холбоотой индуктивность стандартад анхаарах ёстой байдалд бага зэрэг тусгаж байна.
Холболт гаргалгын алдахгүй индукторуудыг сонгох
Индукторууд нь хувирган бусадын эх үүсвэртэй холбогчдөөс үргэлж ашиглагддаг элементүүд юм. Энэ нь тэдний ампер жингийн хоорондох фазын ялгаатай, зөвлөөгдөөнд харин хурдан шилжихгүй гэдгийг илтгэнэ. Индукторууд нь үндэслэлийн сангууд болох элементүүд, "ордонд орсонд тулгарах, гарсандаа хадgalah" үзэгдлийг агуулж, capacitor-уудтай хамт ашигладаг, гаралтын filter цагаанд ашигладаг.
Магнитын төрөл бүрийн хувьд индукторууд магнитын цэвэрлэгээнд оролцох асуудалтай уулзахад байна. Зарим үйлдвэрлэлийн хувьд индукторын цэвэрлэгээ зөвшөөрөгдөх боловч, зарим нь яг нэг жишээний дараа эсвэл яг нэгийн дээд утгаас эхлээд цэвэрлэгээг зөвшөөрөх ба бусад нь үүнийг стриктгүйгээр татгалзана. Тодорхой цаг тухайн үйлдвэрлэлийн хувьд ялгаруулж болно. Ихэнх тохиолдолд индукторууд "линей рүү" ажилладаг, энэ нь индуктивын утга нэгэн зэрэг байдаг гэсэн үг юм, энэ нь терминалын хурд эсвэл амперын утга өөрчлөгдөхгүй. Гэхдээ хувьсгалт алдартай эрчим хүчний шинж чанарын хувьд ихэнхдээ томоохон асуудал гарч ирдэг: индукторын хувьсан (эсвэл паразит) параметрүүд нь хоёр төрлийн хувьд гарч ирдэг. Энэ нь хамгийн ихээр хязгааргүй хувьсан ампэр, хоосон хувьсан емхийн чанарууд юм. Хязгааргүй емхийн чанар нь доод фреквенцийн дундахад их санамсаргүй боловч фреквенцийн утга нэмэгдэхэд түүний үр дүнтэй холбоотой болж ирдэг. Фреквенцийн утга нэгэн тогтмол утгаас дээш очих үед индуктор нь емхийн чанарыг илэрхийлэх боломжтой. Хэрэв хязгааргүй емхийг нэг емхийн хувьд нэгтгэвэл индукторын тодорхой фреквенцийн дараа түүний емхийн чанар илэрхийлдэг.
Ампераар тооцоолж буй цэг шугамын ажиллаж байгаа статусыг шинжилгээ хийх үед дараах тэмдэгтүүдийг санал болгоно:
1. Цэг шугамд I амперийн ампэр уссан үед L индуктивностой цэг шугамд хадгалагдсан энергийн хэмжээ нь: E=0.5 × L× I2(1)
2. Хувиргалтын циклийн дараа цэг шугамын ампэрны өөрчлөлтийн харьцаа (ripple current peak-to-peak өөрчлөлт) цэг шугам дээрх урд хөдөлгөөнтэй холбоотой байдаг:
V=(L × di)/dt(2), Энэ нь ripple current-ийн хэмжээ индуктивностиудтай холбоотой гэсэн үг юм.
3. Цэг шугам нь зарлагч, хасагч процесст хамрагддаг. Цэг шугам дээрх ампэр нь voltage (volt-seconds) дээрх интегралтай харьцуулагддаг. Хэрвээ цэг шугам дээрх урд хөдөлгөөн өөрчлөгдөх үед ампэрний өөрчлөлтийн хурд di/dt нь мөн өөрчлөгдөнө: эерэг урд хөдөлгөөн ампэрнийг зөвхөн нэгj тэнцвэрт нэмэгдүүлдэг, ямар ч хэрэглээний урд хөдөлгөөн ампэрнийг нэгj тэнцвэрт бууруулдаг.
Багасгах төхөөрөмжийн индукторыг сонгох
Багасгах төхөөрөмжийн индуктор сонгохдаа хамгийн их оролтын давтамж, гаралтын хэрэглээ, цахилгааны давтамж, хамгийн их шугамшсан дулаарлын утга, эсвэл ажиллах үеийн хувьсыг тодорхойлоход зориулж байна. Дараах нь багасгах төхөөрөмжийн индукторын утгыг тооцоолох талаар хэлээрэй. Эхлээд, дулаарлагын давтамж 300 кГц, оролтын хэрэглээний хэмжээ 12 В ± 10%, гаралтын дулаарлын хэмжээ 1 А, хамгийн их шугамшсан дулаарлын хэмжээ 300 мА гэж үзье.
Багасгах төхөөрөмжийн цахилгааны схем
Эерэг оролтын химийн ихэвчлэл нь 13.2В бөгөөд тухайн ажиллах хувь нь: D＝Vo/Vi＝5/13.2＝0.379(3), энд Vo нь гаралтын химээний утга, Vi нь оролтын химээний утга юм. Холшигчийн транзистор ажиллаж байхад индуктор дээрх химээ нь: V = Vi - Vo = 8.2 В(4) байна. Холшигчийн транзистор ажиллахгүй байхад индуктор дээрх химээ нь: V＝-Vo－Vd＝-5.3V(5). dt＝D/F(6). Тэгшитгэлийн (2), (3), (6) утгуудыг тэгшитгэлийн (2)-д орлуулбал:
Буст төстэй холшигч хуучин эрэлтүүдийн сонголт
Буст хувиргагчийн индуктивын үнэ цэнэгт тооцоолоход дуудлагын цикл ба индукторын хэрэгслээс хамаарах томъёо өөрчлөгдөх бөгөөд, бусад процесууд нь buck хувиргагчийн тооцооллын арга偲 төстэй юм. Дуудлагын зургаан 300 килогерц, оролтын урдны хэмжээ 5 В ± 10%, гаралтын дундаж ампер 500 мА, ажиллах үнэлгээ 80%, ихэвчлэн сэргийллийн ампер 450 мА, дуудлагын цикл: D=1-Vi/Vo=1-5.5/12=0.542(7).
Буст хувиргагчийн эх схем
Холбогч идэвхжүүлэх үед индуктор дээрх урдны хэмжээ: V = Vi = 5.5 В (8), Холбогч идэвхжүүлэхгүй үед индуктор дээрх урдны хэмжээ: V = Vo + Vd - Vi = 6.8 В (9), Томъёонууд 6/7/8-г томъёо 2-руу орлуулбал:
Танд заавал тэмдэглэх бол, хуучин байдалд байгаа buck converter-үүдтэй ялгаатай, boost converter нь индукторын ашиглалтад холбогдоогүй. Эмхэтгэлийн транзистер ажиллаж байх үед индукторын эрчим нь транзистертой зөвхөн граундруу шилжих ба эрчимийн гаралтыг capacitor-ийн ашиглан олгоно. Иймд capacitor-ийн гаралт нь энэ цагт хамгийн ихэнхээсээ илүү энергийг хадгалж, ажиллах ёстой. Транзистер ажиллаж байхгүй үед индукторын эрчим нь хэрэглэгчид дахин зарцуулна.
Үргэлжлээгүй тохиолдолд индукторын утга нь гаралтын алхамыг багасгахад тусалдаг боловч, энэ нь эрчимийн динамикийн хариултыг бууруулж болно. Иймд оптималчлагдсан индукторын утгыг хэрэглэгчийн хэрэгслээр сонгоход зориулагдсан байдаг. Шилжүүлэгчийн частотыг нэмэгдүүлэхэд индукторын утга багасна, индукторын хэмжээ багасна, PCB-ийн зай х.EndsWith
Хувиргалттай цахилгааны эрэгтэй шинж чанарын тодорхойлолт болон үйл ажиллагаа
Лензи хууль дээр: ДЦ-г ашиглан ажиллаж буй цагдаагт, загасны өөртөө хамааралтай байдалд нөөц дулаан (EMF) гарч ирэх бөгөөд энэ нь дулааныг нэмэгдэхийг хязгаарладаг. Иймд, уур дулааны үед цагдаагийн дулаан 0 байдаг, бүх давхаргын өөрчлөлт загас дээр оршин тогтноход тулгарна. Загасын давхарга өгсөн өдрүүдэд буурч, дулаан нөөцөөсөө хойш зогсоно. Хувиргалттай конвертерийн ажиллагаанд загас нөөцөөр сатуулагдсангүйгээрээ хадгалагдана. Сатуулагдсан загас нь зөвхөн ДЦ-гийн зөөврийн зам шиг ажилладаг, эндээс хамгийн их энергийг хадгалж чадахгүй бөгөөд конвертерийн ажиллагааг хянадаг. Хувиргалтын дундаж хугацаа тогтмол байвал нөөцний үнэ цэнэтэйг пик дулаануудад сатуулагдахгүйгээрээ хадгалж чадах хэмжээнд их байх ёстой.
Хувиргалтгүй эрчим хүчний шугамд багтсан индуктивностын тодорхойлолт: Хуучин өөрчлөх дундаж хурд нь бага байхад, зогсоо/гаргах хугацаанууд нь ихээр урт болж, тасалгааныг дэлгэрэнгүй байлгахын тулд ихээр индуктивностын утга шаардлагатай. Энэ нь тасалгаан дахь магнитийн амбайн энергийг илүү ихээр хадгалах боломжийг олгодог. Мөн, өөрчлөх цаг нь ихээр урт байхад, энергийг давтах үедээ ихээр бага тохиолдолд санаагүй гарах болно, энэ нь ихэвчлэн ихээр бага амперийн хөдөлгөөнтэй байна. Энэ нь томъёогоор тайлбарлах боломжтой: L = (dt/di) * uL, Д = Vo/Vi (амралтын цаг), dt = D/F (зогсоох цаг), F = өөрчлөх дундаж хурд, di = амперийн хөдөлгөөн. Бага шилжүүлэгчдэд Д = 1 - Vi/Vo; нэмэгдүүлэгчдэд Д = Vo/Vi. Энэ нь доорх томъёогоор бичигдэнэ: L = D * uL / (F * di). F-ийн утга буурвал L-ийн утга пропорциональ байдлаар нэмэгдэнэ. Өөрөөр хэлбэл, бусад параметрүүдийг тогтмол болгоод L-ийг нэмэгдүүлэхэд di (амперийн хөдөлгөөн) буурна. Илүү их дундаж хурдтай үед индуктивностыг нэмэгдүүлэх нь импедансыг нэмэгдүүлээд эрчим хүчний алдаа нэмэгдэх боломжтой ба ашиглалтын хямдлагыг бууруулна. Амжилттай хүрээлэнгээр, тогтсон дундаж хурдтай үед, их L нь гаралтын хөдөлгөөнийг бууруулна, гэхдээ динамик хариултыг (холбооны өөрчлөлтэд хурдан хариулах чадвар) буурсан болно. Тиймээс, индуктивностын оптимал утгыг ашиглалтын шаардлагаар сонгож, хөдөлгөөнийг бууруулахад нь харьцуулах боломжтой.