EN
Induktor — shakllardagi energiya saqlash uchun ishlatiladigan oddiy komponentdir, to'qimlarda mavjud bo'lib, kengaytirish, pastki ma'lumotlar va boshqa vazifalarni bajaring. Skemani dastlabki bosqichda muhandislar faqatgina mos inductance qiymatini tanlash kerak emas, balki induktor tarmoqlarida davom etadigan teksshiklarni, DCR ni, mekhanik bo'yicha o'lchamni, yo'qotishlarni va hokazo qarashli bolishi kerak. Agar ular induktor funktsiyalaridan yetarlicha xabardor bo'lmasa, dastlabki bosqichda ko'p vaqt sarflaydi.
Induktorlarning funktsiyalarini tushunish
Induktor — skhemaning chiqishida LC filtrning "L" hisoblanadi. Pastki konversiya da, induktor bitta tomoni DC chiqish voltmetriga ulanadi, ikkinchi tomoni esa skhemaning frekvintsiyasi bo'yicha kirish voltmetri va GND orasida almashtiriladi.
Holat 1-da, induktor MOSFET orqali kirish voltmetriga ulanadi. Holat 2-da, induktor GND ga ulanadi.
Ushbu turdagi kontrolyoridan foydalanish sababli, induktor niyatlanishi uchun ikki usul mavjud: diod orqali yoki MOSFET orqali. Agar birinchi usul tanlangan bo'lsa, konverter asinxron rejimda deb ataladi. Ikkinchi holatda, konverter sinxron rejimdagi deb hisoblanadi.
Holat 1-da, induktorning bitta to'g'i kiruvchi voltamga bog'langan, ikkinchisi esa chiquvchi voltamga ulangan. Kiruvchi voltaj buck konverter uchun chiquvchi voltajdan yuqori bo'lishi kerak, shuning uchun induktor orqali oldindan voltaj ayirmasi yuzaga keladi.
Holat 2-da, avvalgi kiruvchi voltamga bog'langan induktor to'g'ining boshi yeriga ulanadi. Buck konverter uchun chiquvchi voltaj zaruriy ravishda musbat terminal bo'lishi kerak, shuning uchun induktor orqali manfiy voltaj ayirmasi yuzaga keladi.
Induktor voltaji hisoblash formulasi
V=L(dI/dt). Induktorning uchrasidagi to'k yuqorida berilgan voltaj musbat bo'lganda (Holat 1) oshib, voltaj manfiy bo'lganda (Holat 2) kamayadi, induktor to'ki shakli Figura 2-da ko'rsatilgan:
Yuqoridagi shakldan biz induktor orqali o'tadigan maksimal to'kni DC to'kiga va qarorli maxfiy to'kining yarmiga teng ekanini ko'ramiz. Yuqoridagi shakl shuningdek maxfiy to'kini ham ko'rsatadi. Yuqorida eslatilgan formulaga asosan maksimal to'k quyidagicha hisoblanadi: bunda ton Holat 1-dagi vaqt, T - qarorli davr, va DC - Holat 1-dagi ishlash darajasi.
Sinxron konvertatsiya shemi
Nonsinxron konvertatsiya shemi
Rs: To'kni aniqlash uchun ishlatiladigan resistor va induktor spiralinig' qiymati jamlanmasi. Vf: Schottky diodining oldindan o'tkazishdagi volti. R: O'tkazma yo'nalishi bo'yicha umumiy muqavimat, R=Rs+Rm deb hisoblangan, bunda MOSFET faol holatidagi muqavimati.
Induktor mag'riti to'qishini
Hisoblangan induktor maksimal to'kimi asosida, induktor orqali o'tayotgan to'kining oshishi bilan u induktiviteti kamayadi. Bu induktor materialining jismoniy xususiyatlari tomonidan belgilanadi. Induktivitetning qanday darajada kamayishi muhim: agar kamayish juda sharq bo'lsa, konverter normal ishlamaydi. Induktor to'ki sababli ishlamay qolishi vaqtida ushbu to'ki sifatida hisoblanadi va bu induktorning asosiy parametrlaridan biridir.
Konverter shakllari uchun quvvatli induktorlarning to'qish krivoyasi muhim va eslatib o'tilishi kerak. Ushbu tushunchani tushunalish uchun L va DC to'kining fakticheskaya o'lchov krivoyasini ko'rishingiz mumkin.
To'ki boshlanginch darajadan oshsa, induktivitet tezda kamayadi - bu 'to'qish' deb ataladigan voqea. Keyingi to'ki oshishi induktor to'liqligini buzishi mumkin.
Bunday toʻlaq darajasiga koʻra, barcha konverterlar DC chiqish toʻkini tashqarida induktsiya qiymati oʻzgarishi diapazonini (△L ≤ 20% yoki 30%) belgilaydilar va indyuktor speksifikatsiyasi Isat parametri qanday boʻlishi kerakligini tushunish mumkin. Sabit jarayon tekisligining oʻzgarishi induktsiyaga katta taʼsir qilmaganligi sababli, u barcha ilovalarda chiqish voltajining tekisligini teskarisi etadi va uni imkon qadar kamaytirish talab qilinadi. Shuning uchun DC chiqish toʻkini tashqarida induktsiya kamayishi darajasiga doimiy oʻzidan keyin nazar yetkaziladi, lekin tekis toʻkini tashqarida induktsiya speksifikatsiyada koʻp vaqt olib borilganligi sababli unga ehtiyot bilan yoʻl qoʻyilmaydi.
Kengaytirilgan Quvvat Qaytaquvvetlash Uchun Muvofiqlik Induktorlari Tanlang
Induktorlar, perkushion vositalari da ommabop ishlatiladigan komponentlardir. Jariy va voltaj orasidagi faza farqi tufayli, nazariyada, yo'qotish nolga teng. Induktorlar oddiy energiya saqlash elementlari sifatida ishlaydi, "kelsa qarshi keladi va ketganda saqlaydi" xususiyatiga ega bo'ladi va kapatsitorlar bilan birga kiruvchi va chiquvchi filter shemalarida suvchakni to'shtirish uchun ishlatiladi.
Magnevitik komponentlar sifatida, induktorlar o'z ichidan ma'naviy tarzda magnitli to'qimlashuv masalasiga yo'l qo'yadi. Ba'zi ishlatilish uchun induktor to'qimlashuvi ruxsat beriladi, ba'zilar esa boshqa joriy qiymatidan boshlab to'qimlashuvni ruxsat etadi, shuningdek ba'zi boshqalar esa uni aniq shakllarda turli shaklda farqlaydi va to'qimlashuvni shiddat bilan taqiqlaydi. Eng ko'p holatlarda induktorlar "lineer soha"da ishlaydi, bunda induktsiya qiymati o'zgarmaydi va terminalning voltajidan yoki joriyidan mustaqil bo'ladi. Ammo, almashtiruvchi quvvat ta'minotlari uchun muhim emas bo'lmagan muammolar mavjud: induktor sarimlari ikki tarzda (yoki parazit) parametrlarni kiritadi. Biri sarimga qaramasdan bo'lmaydigan musuhharatdir, ikkinchisi esa sarimlanish jarayonidan va materiallardan foydalanib paydo bo'lgan parazit ajratilgan kapatsitetdir. Ajratilgan kapatsitet past frekvensiylarda eng kam darajada ta'sir etadi, lekin frekvensiya oshsa undagi ta'siri ko'proq ochin aniqlanadi. Frekvensiya biror qiymatni o'tkazsa, induktor kapatsiv xususiyatlarga ega bo'lishi mumkin. Agar ajratilgan kapatsitet bitta kapatsitor sifatida hisoblanganda, induktor ekvivalent shakli maxsus frekvensiya orqali kapatsiv xususiyatlarga ega bo'lishini ko'rsatadi.
Sharjda induktorning ishlatilish holati tahlil qilinanda, quyidagi xususiyatlarni hisobga olish kerak:
1. Agar to'qimada I jariyasi L induktivligi orqali o'tsa, induktor ichida saqlangan energiya: E=0.5 × L× I2(1)
2. To'qima o'zgarishi davomida, induktor jariyasi o'zgarishi (ripple jariyasi eng katta qiymati) va induktor usti bo'lgan voltaj orasidagi munosabat:
V=(L × di)/dt(2), Bu ripple jariyasi miqdorining induktivlik qiymeti bilan bog'langanligini ko'rsatadi.
3. Induktorlar shuningdek yuklanish va bosqichlash jarayonlariga turib ketadi. Induktor uchun jariyalar integral voltaj (volt-sekund) qiymati bilan proporsionaldir. Induktor voltaji o'zgarsa, jariya o'zgarish tezligi di/dt ham o'zgartiriladi: oldindan voltaj jariyani chiziqchasiga oshiradi, tomonidan aks voltaj uni chiziqchasiga pastkiqdir.
Buck-turini qo'shish quvvati mahsulotlari uchun induktorlar tanlanishi
Buck-turini qo'shish quvvati mahsuloti uchun induktor tanlashda, maksimal kiruvchi voltaj, chiquvchi voltaj, quvvat almashtirish chastotasini, maksimal oson davriy to'qim va ish vaqti nisbatini aniqlash zarur. Quyidagi buck-turini qo'shish quvvati mahsuloti uchun induktsiya qiymati hisoblashi haqida bayon etilgan. Birinchi turda, almashtirish chastotasining 300 kHz bo'lishi, kiruvchi voltaj oraliqning 12 V ± 10% bo'lishi, chiquvchi to'qiming 1 A bo'lishi va maksimal oson davriy to'qiming 300 mA bo'lishi farz etilgan.
Buck-turini qo'shish quvvati mahsuloti shemasi
Maksimal kiruvchi voltaj 13.2V va mos ravishda ishlangan davri: D＝Vo/Vi＝5/13.2＝0.379(3), bunda Vo chiqish voltaji, Vi esa kiruvchi voltaji hisoblanadi. Kengaytirilgan tranzistor yoqilganda, induktsiya uchun boʻlgan voltaj: V = Vi - Vo = 8.2 V(4). Kengaytirilgan tranzistor oʻchirilsa, induktsiya uchun boʻlgan voltaj: V＝-Vo－Vd＝-5.3V(5).dt＝D/F(6).Tenglamalarni (2), (3) va (6)-ni tenglama (2)-ga joylashtirish:
Booster turidagi peredacha quvvati uchun induktorlarni tanlash
Boost peredajliq matorlar uchun induktsiya qiymatini hisoblashda, ish vaqti va induktorning qarshisidagi voltaj orasidagi munosabat formulasi o'zgartirilganiga qaramay, boshqa jarayonlar buck peredajliq matorlari uchun hisoblash usuli bilan bir xil. Skhemaning ishlash chastotasini 300 kHz deb qabul qilamiz, kiruvchi voltaj diapazoni 5 V ± 10%, chiquvchi to'kimi 500 mA, effektivlik 80%, maksimal ripple to'kimi 450 mA va mos ravishda ish vaqti quyidagicha hisoblanadi: D=1-Vi/Vo=1-5.5/12=0.542(7).
Boost peredajliq matorning shemasi
Skhemaning viloyati yoqilganda, induktor ustidagi voltaj quyidagicha bo'ladi: V = Vi = 5.5 V (8), Viloyat o'chirilsa, induktor ustidagi voltaj quyidagicha bo'ladi: V = Vo + Vd - Vi = 6.8 V (9), Formulalar 6/7/8 ni formula 2 ga qo'yamiz:
E'tiborga olganingizni so'rab qolamizki, buck konverterlardan farqli ravishda, boost konverterlar indaktor orqali yuk to'kini doimiy ravishda ta'minlamaydi. Kengash transistori oqib ketish jarayonida, indaktor to'kini kengash orqali yerga yo'naladi, bir vaqtta yuk to'kini chiqish kapatsitori ta'minlaydi. Shuning uchun, chiqish kapatsitori ushbu davrda yuqni ta'minlash uchun yetarli energiyani saqlash kerak. Ammo, agar kengash o'chirilsa, indaktor to'kini faqatgina yuqni ta'minlaydi balki chiqish kapatsitorini ham zaryadlaydi.
Umuman olganda, induktsiya qiymatini oshirish chiqish pulsiyasini kamaytiradi, lekin vosita javob berish dinamikasini yomonlashtiradi. Shuning uchun, optimal induktsiya maxsus masala talablari asosida tanlanishi kerak. Yuqori almashish chastotalari kamroq induktsiya qiymatiga ruxsat beradi, bu esa indaktorni hajmini kamaytiradi va PCB joyini saqlaydi. Shunday qilib, muassar almashish vositalari elektronika mahsulotlari eng kam hajmdagi talabga javob berish uchun yuqori chastotalarga yo'naltirilmoqda.
Переключаюстинли кучларингиз таҳлили ва истироли
Ленц зақонига нисбатан: DC дастlab билингиз маглумотида, умумий жараёнда катушка өз индукцияси учун, ўзгарувчILI электромотор давомида (EMF) тезликка куч карши келади. Шунингdek, чектан берилган вақтда, жорий ажраштириш сифатида нолга тенг бўлади ва бандаж вольтажи катушкада бир хилликда юз беради. Удан сона, катушка вольтажи нолга тушади ва транзиент даври яки ўзгардириш тугалаб кетади. Переключаюстинли конвертер ишлашда, индуктор сатурацияга кирмаслиги лозимdir, ан энэргия саклаш ва передача эффективлиги саqlаниши керак. Сатурацияга кирган индуктор ташqi етgan даирага охшаш ва энэргия саклаш имконияти йоқ бўлади, бунинг натижаси конвертер функсиясини зуд коринади. Чектан берилган переключение частотасида, индуктивность qiymati maksimal токда сатурацияга кирмасligi uchun yetarli katta bo'lishi kerak.
Kengaytirilgan quvvat o'qimlari vositalarida induktsiyani aniqlash: pastroq o'qim chastotalarida, chunki yoqish/yopish davomiyatlari uzunroq, chiqishni doimiy saqlash uchun kattaroq induksiya qiymati talab qilinadi. Bu induktorning daha ko'p magnit maydoni energiyasini saqlashiga imkon beradi. Shuningdek, uzunroq o'qim davomiyatlari energiya tikillanishining kamroq sodir bo'lishiga olib keladi, bu esa nisbatan kichikroq jarayon oshishi (current ripple)ga olib keladi. Ushbu printsip quyidagi formuladan izohlanishi mumkin: L = (dt/di) * uL, bunda D = Vo/Vi (duty cycle), dt = D/F (yoqish vaqti), F = o'qim chastotalari, di = jarayon oshishi. Buck konverterlar uchun, D = 1 - Vi/Vo; boost konverterlar uchun, D = Vo/Vi. Ayirboshlangan holda: L = D * uL / (F * di). F kamayganda, L proporsional ravishda oshishi kerak. Aksincha, boshqa parametrlarni o'zgartirmasdan L ni oshirish di (jarayon oshishi)ni kamaytiradi. Yuqori chastotalarda induksiya oshishi impedoransni oshiradi, bu esa ko'paytirilgan quvvat yo'qotishini va effektivlikni pasaytiradi. Umuman olganda, sabit chastotada, katta L chiqish oshishini kamaytiradi, lekin dinamik javobni yomonlashtiradi (yuk o'zgarishlariga moslashish tezligi pastroq). Shuning uchun, oshishni kamaytirish va transitiv performans orasida muvofiq mizojni ta'minlash uchun optimal induksiya tanlanishi kerak.