Өндөр давтамжийн тогтмол гүйдлийн хувьсах хувьсгалын хувиргаагчид индуктор нь тогтмол гүйдлийн гаралт дээр налуулсан долгионт гүйдлийг шүүдэг. Хувиргаагч нь buck, boost эсвэл buck-boost байгууламжийн аль нэг байлаа ч индуктор нь тогтвортой тогтмол гүйдлийн гаралтыг олгохын тулд долгионт гүйдлийг гладкий болгодог. Индукторын үр ашгийг хамгийн их байлгах нь төмөр болон зэсний алдагдлын нийлбэр хамгийн бага байх үед болдог. Ажиллагааны үеийн гүйдэл өнгөрөх үед индукторын зуурас ханасан байх ёсгүй, ороомог нь хэт халснаас сэргийлэхийн тулд гүйдлийн далайцыг гладкий болгох сайн элементийг сонгох замаар хамгийн өндөр үр ашиг, өөрөөр хэлбэл хамгийн бага алдагдлыг олгохын тулд энэ статейинд индукторын алдагдлыг үнэлэх аргыг танилцуулж, өндөр үр ашигтай индукторыг загварчлах, хурдан сонгох аргуудыг хүргэж байна.
1. Индукторын алдагдлыг үнэлэх
Индукторын цөмийн болон хүрэл зэврэлийг үнэлэх нь маш нарийн бөгөөд цөмийн алдагдал нь ихэвчлэн гүйдлийн долгионтой утга, түлхүүрийн давтамж, цөмийн материал, цөмийн параметрүүд, мөн цөм дэх агаарын зай зэрэг хэд хэдэн хүчин зүйлсээс хамаардаг. Хэлхээний гүйдлийн долгионтой утга болон түлхүүрийн давтамж нь хэрэглээнээс хамааран өөрчлөгддөг бол цөмийн материал, параметрүүд болон агаарын зай нь индукторын төрлөөс хамаардаг.
Цөмийн алдагдлыг үнэлэхэд хамгийн түгээмэл ашигладаг тэгшитгэл бол Штейнметцийн тэгшитгэл юм:
Хэрэг:
Pvc = Цөмийн нэгж эзэлхүүнд ногдох чадлын алдагдал
K, x, y = Цөмийн материаллаг тогтмолууд
f = Түлхүүрийн давтамж
B = Соронзон урсгалын нягт
Энэ тэгшитгэл нь зүрхний алдагдал (төмрийн алдагдал) давтамж (f) болон соронзон урсгалын нягт (B)-ээс хамаарч байгааг харуулж байна. Соронзон урсгалын нягт нь долгионтой гүйдлээс хамаардаг тул эдгээр хоёр хувьсагч нь хэрэглээнээс хамааран өөрчлөгддөг. Зүрхний алдагдал нь индукторын өөрөө л мөн хамааралтай бөгөөд зүрхний материал нь K, x, ба y тогтмолуудийг тодорхойлдог. Үүнээс гадна соронзон урсгалын нягт нь үр дүнтэй зүрхний талбай (Ae) болон ороомогийн орог (N)-ийн хамар тодорхойлогдоно. Иймээс зүрхний алдагдал нь хэрэглээ болон индукторын тодорхой дизайн хоёулангийн хамааралтай байдаг.
Харин DC-ийн хүрэлээр алдагдлыг тооцоолох нь харьцангуй энгийн байдаг:
Хэрэг:
Pdc = Тогтмол гүйдлийн чадал алдагдал (Вт)
Idc_rms = Индукторын RMS гүйдэл (А)
DCR = Индукторын ороомгийн тогтмол гүйдлийн эсэргүүцэл (Ом)
AC зэсний алдагдлыг үнэлэх нь илүү нарийн бөгөөд өндөр давтамж дээрх гадаргуугийн ба ойролцоох нөлөөллийн улмаас үүсэх өндөр AC эсэргүүцлийн шалтгаанаар нэмэгддэг. ESR (Цуваа эквивалент эсэргүүцэл) эсвэл ACR (AC эсэргүүцэл) муруй нь өндөр давтамжид эсэргүүцэл нэмэгдэж байгааг харуулж болно. Гэсэн хэдий ч эдгээр муруйнуудыг ихэвчлэн маш бага гүйдлийн түвшинд хэмждэг тул далавчлаг гүйдлийн улмаас үүсэх төмрийн алдагдалд ороогүй байдаг нь ердийн андуурал болдог.
Жишээ нь, 1-р Зурагт үзүүлсэн ESR vs. Давтамжийн муруйг авч үзье.
1-р Зураг. ESR vs. Давтамж
Энэ графикаар үзэхэд, ESR нь 1 МГц-ээс дээш маш өндөр байдаг. Ийм давтамжаас дээш энэ индукторыг ашиглах нь маш өндөр зэсний алдагдалд хүргэх мэт санагдах бөгөөд тохиромжгүй сонголт болох юм шиг санагддаг. Гэхдээ бодит нөхцөлд индукторын жинхэнэ алдагдал энэ муруй харуулж буй зүйлээс хамаагүй бага байдаг.
Дараах жишээг авч үзье:
Хөрвүүлэгч 200 кГц-ийн шилжих давтамжтай 0.4A (2.0Вт) дээрх 5B гаралттай гэж үзье. 10 мкГн Codaca индукторыг сонгоод, түүний ЕСБ-ийн типичный хамаарлыг Дүрс 1 дээр үзүүлсэн. 200 кГц-ийн ажиллагааны давтамжид ЕСБ нь ойролцоогоор 0.8 Ом байна.
Бак конвертерийн хувьд индукторын дундаж гүйдэл нь 0.4 А-ийн ачааллын гүйдэлтэй тэнцүү байдаг. Тиймээс индуктор дахь алдагдлыг дараах байдлаар тооцоолж болно:
6.0% = 0.128 Вт / (2.0 Вт + 0.128 Вт) (индуктор оролтын чадалын 6%-ийг хэрэглэх болно)
Гэсэн хэдий ч ижил конвертерийг 4 МГц-д ажиллуулбал ЕСБ муруйгаас R нь ойролцоогоор 11 Ом орчим байгааг харж болно. Тэгвэл индуктор дахь чадлын алдагдал нь дараах байдалтай болно:
46.8% = 1.76 Вт / (2.0 Вт + 1.76 Вт) (индуктор оролтын чадалын 46.8%-ийг хэрэглэх болно)
Энэхүү тооцоогоор үзвэл энэ индукторыг энэ давтамжид эсвэл түүнээс дээш давтамжид ашиглах ёсгүй мэт санагдаж байна.
Хэрэглээнд конвертерийн үр ашгийг ЕСБ-давтамжийн муруйгаас тооцоолсон хэмжээнээс илүү сайн байдаг. Ингэж байгаагийн шалтгаан нь:
Дүрс 2 нь жижиг далайсатай гүйдлийн үед тасралтгүй дамжуулалтын горимд бак конвертерийн хялбаршуулсан гүйдлийн долгионтойг харуулсан байна.
Зураг 2. Хялбаршуулсан Buck конвертерийн гүйдлийн долгион хэлбэр
Дундаж гүйдлийн орчимд пик-пик хоорондын хувьсах гүйдэл (Ip-p) ойролцоогоор 10% байна гэж үзье:
I_dc = 0.4 A
I_p-p = 0.04 A
Индукторын алдагдлыг нарийвчлалтай үнэлэхийн тулд үүнийг нам давтамжийн алдагдал (тогтмол гүйдлийн алдагдал) болон өндөр давтамжийн алдагдалд хуваах шаардлагатай.
Нам давтамжийн эсэргүүцэл (үнэндээ DCR) нь графикаас ойролцоогоор 0.7 Ом байна. Гүйдэл нь ачааллын гүйдлийн RMS утга болон хувьсах гүйдлийн нийлбэр юм. Хувьсах гүйдэл бага учраас үр дүнд гарах гүйдэл ойролцоогоор тогтмол гүйдлийн ачааллын гүйдэлтэй тэнцүү байна.
Өндөр давтамжийн алдагдлын хувьд энэ нь 
, R нь ESR (200 кГц), харин I нь зөвхөн хувьсах гүйдлийн үйлчлэх утга (rms) юм:
200 кГц дээрх AC алдагдал:
Тиймээс 200 кГц дээрх индукторын нийт хүлээгдэж буй алдагдал нь 0.112 Вт + 0.000106 Вт = 0.112106 Вт.
200 кГц дээрх алдагдлын урьдчилан таамагласан утга нь DCR-ээр тооцсон алдагдлаас маш багаар (1%-иас бага) илүү өндөр байна.
Одоо 4 МГц дээрх алдагдлыг тооцоолъё. Бага давтамжийн алдагдал хэвээрээ 0.112 Вт байна.
4 МГц дээрх ESR утгийг ашиглан хувьсах гүйдлийн алдагдлыг тооцоолох шаардлагатай бөгөөд өмнө нь бид үүнийг 11 Ом гэж үнэлсэн.
Тиймээс, 4 МГц дээрх нийт индукторын алдагдал нь 0.112 Вт + 0.00147 Вт = 0.11347 Вт болно.
Энэ нь илүү чухал мэдээлэл өгч байна. Таамагласан алдагдал нь зөвхөн DCR-ийн алдагдлаас ойролцоогоор 1.3% -иар илүү байх бөгөөд энэ нь өмнөх 1.76 Вт-ийн таамаглалтай харьцуулахад хамаагүй бага юм. Үүнээс гадна, 4 МГц-д 200 кГц-тэй адилхан индуктив багтаамжийн утгыг ашиглахгүй; жижиг индуктив багтаамжийн утгыг ашиглана, мөн түүний DCR ч бага байх болно.
2. Өндөр ашигт үйлдэл бүхий индукторын загварчлал
Дахин эрчим хүчээр дамжуулах хэлбэртэй хөрвүүлэгчдээс урсгал эрчим хүч нь ачаалалтай харьцуулахад бага байдаг бол DCR болон ESR-ийн хослол ашиглан зүйтэй алдагдал тооцоо хийх ёстой. Үүнээс гадна ESR урваас тооцогдсон хохирол нь төмрийн хохиролтой холбоотой биш. Индукторын үр ашиг нь хүдэр, төмрийн алдагдалтай холбоотой. Codaca нь бага алдагдалтай материалуудыг сонгож, нийт алдагдал багатайгаар дамжуулагчдыг зохион бүтээх замаар индукторын үр ашгийг сайжруулдаг. Нүүрсний хатуу хувилбарыг ашиглах нь тодорхой хэмжээний дотор хамгийн бага DCR-г олгож, зэс алдагдлыг бууруулдаг. Ногоон цөм материалууд нь өндөр давтамжтай цөм хохирлыг бууруулж, индукторын нийт үр ашгийг нэмэгдүүлнэ.
Жишээлбэл, Codaca-гийн CSEG цуврал бутлууртай хүчдэлийн индуктор өндөр давтамж, өндөр дээд урсгалтай хэрэглээний зориулалттай. Эдгээр индуктор нь 200 кГц болон түүнээс дээш давтамжтай хамгийн бага эргэлтийн алдагдал, бага DCR-г санал болгодог.
Зураг 3 нь CSBX, CSEC, CSEB цувралын 3.8/3.3 µH индукторуудын индукцлэл ба гүйдлийн хамаарлыг харуулж байна. CSBX , CSEC , ба CSEB cSBX, CSEC, ба CSEB цувралууд нь 12А ба түүнээс дээш гүйдэл үед индукцлэлийг хадгалахад тодорхой сайн сонголт юм.
Хүснэгт 1. CSBX, CSEC, ба CSEB цувралуудын DCR ба Isat параметрүүдийн харьцуулалт.
200КГц давтамжид индукторын хувьд хувьсах гүйдлийн алдагдал ба нийт алдагдлыг харьцуулахад CSEB цуврал нь өмнөх бүх загваруудаас давуу талтай шинэ бүтэцтэй бөгөөд хамгийн бага тогтмол ба хувьсах гүйдлийн алдагдлыг олж авдаг. Энэ нь CSEB цувралыг өндөр пик гүйдлийг даах чадвартай, мөн хамгийн бага тогтмол ба хувьсах гүйдлийн алдагдал шаарддаг өндөр давтамжийн цахилгаан хувиргаачийн хэрэглээнд хамгийн тохиромжтой сонголт болгодог.
Зураг 3. CSBX, CSEC, ба CSEB цувралын 3.8/3.3μH индукторуудын хангамжийн гүйдлийн муруй ба температур нэмэгдэх гүйдлийн муруйг харьцуулсан.
Зураг 4. CSBX, CSEC, ба CSEB цувралуудын 200КГц давтамжид хувьсах гүйдлийн алдагдал ба нийт алдагдлыг харьцуулсан.
3. Индукторын хурдан сонголтын хэрэгсэл
Инженерүүдийн индуктор сонгох үйл явцыг хурдасгахын тулд Кодака нь бүх боломжит хэрэглээний нөхцөлүүд дээр суурилсан зүрхэц, ороомогийн өгөгдлийг хэмжих замаар алдагдлыг тооцоолох сонголтын хэрэгслүүдийг хөгжүүлсэн. Эдгээр хэрэгслүүдийн үр дүнд гүйдэл хамааралтай, давтамж хамааралтай зүрхэцийн ба ороомгийн алдагдалд орно. Индукторын зах зээлийн дизайн мэдээллийг (зүрхэцийн материал, Ae, ороомгийн тоо гэх мэт) асуух эсвэл гар аргаар тооцоо хийх шаардлагагүй болгоно.
Кодакагийн сонголтын хэрэгслүүд нь оролт/гаралтын хүчдэл, түлхэх давтамж, дундаж гүйдэл, долгионтой гүйдэл шиг ажиллах нөхцөлүүдийн үндсэн дээр шаардлагатай индукцлэлтийн утгийг тооцоолдог. Энэ мэдээллийг Мэдээллийн Индукторын Хайлтад оруулах замаар таны шаардлагыг хангасан индукторуудыг шүүж, индуктор бүрийн индукцлэл, DCR, ханасан гүйдэл, температур ихсэх гүйдэл, ажиллах температур болон бусад мэдээллийг жагсааж өгнө.
Хэрэглээндээ шаардлагатай индукцлэлтийг ба гүйдлийг та аль хэдийн мэдэж байгаа бол эдгээр мэдээллийг шууд Power Inductor Finder дээр оруулна уу. Гаралтанд индуктор бүрийн зүрхний болон ороомгийн алдагдал, цэнэглэлтийн гүйдлийн номинал харуулагдах бөгөөд индукторын дээд түвшний гүйдлийн нөхцөлд дизайн-ийн техникийн шаардлагаас хэтрэхгүй эсэхийг шалгах боломжийг танд олгоно.
Тус хэрэгслүүд нь янз бүрийн индукторын төрлүүдийн ялгаа, давуу талуудыг харьцуулахад тохиромжтой индукцлэлт ба гүйдлийн хамаарлын графикийг байгуулахад ашиглагдаж болно. Та нийт алдагдлаар үр дүнг эрэмбэлэх замаар эхлэх боломжтой. Бүх индукторын мэдээллийг (дөнгөж дөрвөн төрөл) нэг график дээр тавьж, эрэмбэлэх нь ийм шинжилгээг хялбаршуулдаг тул хамгийн үр ашигтай индукторыг сонгоход тусална.
Нийт алдагдлыг тооцоолох нь нарийн төвөгтэй байдаг ч эдгээр тооцоолол Codaca-гийн сонголтын хэрэгслүүдэд урьдчилан багтаасан байдаг тул сонголт, харьцуулалт, шинжилгээг боломжит хамгийн хялбар болгох бөгөөд та илүү үр ашигтай цахилгаан индукторыг илүү үр дүнтэйгээр сонгож чадна.
【Зүүлтүүрүүд】:
Codaca Вэбсайт: DC/DC Хувиргаачийн индукторыг сонгох - Шэньчжэнь Codaca Электроникс Ко., Лтд. (codaca.com)
Codaca Вэбсайт: Цахилгаан индуктор олдогч - Шэньчжэнь Codaca Электроникс Ко., Лтд. (codaca.com)
Codaca Вэбсайт: Цахилгаан индукторын алдагдлын харьцуулалт - Шэньчжэнь Codaca Электроникс Ко., Лтд. (codaca.com)
EN