Yuqori chastotali DC-DC o'zgartirgichlarda induktor doimiy oqim chiqishiga qo'shilgan to'lqinli tokni filtrlaydi. O'zgartirgich tushayotgan, ko'tarilayotgan yoki tushib-kotrilib turgan topologiyaga ega bo'lishidan qat'i nazar, induktor doimiy DC chiqishini ta'minlash uchun to'lqinni silliq qiladi. Induktor samaradorligi temir va mis yo'qotishlari minimal bo'lganda eng yuqori bo'ladi. Ishlayotgan tok o'tganda induktor yadrosi to'yinishi va o'rami ortiqcha isishini oldini olish orqali eng yuqori samaradorlikka erishish, ya'ni eng past yo'qotishlarga erishish uchun to'lqinli tokni silliq qiluvchi yaxshi komponent tanlash juda muhim. Ushbu maqola induktor yo'qotishlarini baholash usullarini namoyish etadi hamda yuqori samaradorlikdagi induktorlarni loyihalash va tez tanlash usullarini keltirib chiqaradi.
1. Induktor yo'qotishlarini baholash
Induktor yadrosi va mis o'tkazgichlarning yo'qotishlarini baholash juda murakkab. Yadro yo'qotishi odatda bir nechta omillarga bog'liq, masalan, to'lqin tokining qiymati, kalitlanish chastotasi, yadro materiali, yadro parametrlari va yadro ichidagi havo bo'shliqlari. Tok zanjiridagi to'lqin tokining kuchi va kalitlanish chastotasi qo'llanilishiga qaramasdan, yadro materiali, parametrlar va havo bo'shliqlari induktorga bog'liq.
Yadro yo'qotishini baholash uchun eng keng tarqalgan formula — Shteynmits formulasi:
Erga:
Pvc = Yadroning birlamchi hajmiga to'g'ri keladigan quvvat yo'qotishi
K, x, y = Yadro materiali doimiy kattaliklari
f = Kalitlanish chastotasi
B = Magnit oqim zichligi
Bu tenglama yadroni yo'qotish (temir yo'qotish) chastotaga (f) va magnit oqim zichligiga (B) bog'liq ekanligini ko'rsatadi. Magnit oqim zichligi to'kilmali tokga bog'liq bo'lgani uchun, ularning ikkalasi ham qo'llanilishga bog'liq o'zgaruvchilardir. Yadro yo'qotishi shuningdek, yadro materiali K, x va y doimiyliklarini belgilaydigan induktorning o'ziga ham bog'liq. Shu bilan birga, magnit oqim zichligi effektiv yadro maydoni (Ae) va o'ramlar soni (N) tomonidan ham belgilanadi. Shunday qilib, yadroni yo'qotish qo'llanilishga ham, induktorni aniq dizayniga ham bog'liq.
Boshqacha aytganda, o'zgarmas tokdagi mis yo'qotishini hisoblash nisbatan oddiy:
Erga:
Pdc = O'zgarmas tokdagi quvvat yo'qotishi (Vt)
Idc_rms = Induktorni RMS toki (A)
DCR = Induktor o'ramining o'zgarmas tokdagi qarshiligi (Ω)
AC mis oli tokini baholash yanada murakkab, chunki yuqori chastotalarda tizim effekti va yaqinlik effekti tufayli oshgan AC qarshiligi o'sadi. ESR (Ekvivalent Ketma-ket Qarshilik) yoki ACR (AC Qarshiligi) egri chizig'i yuqori chastotalarda qarshilikda o'sishni ko'rsatishi mumkin. Biroq, ushbu egri chiziqlar odatda juda past tok darajasida o'lchanadi va shu sababli esa to'lqin tokidan kelib chiqadigan temir yo'qotishlarini o'z ichiga olmaydi, bu esa tushunmovchilikning keng tarqalgan sababidir.
Masalan, 1-rasmda ko'rsatilgan ESR vs. Chastota egri chizig'ini ko'rib chiqing.
1-rasm. ESR vs. Chastota
Ushbu grafikka ko'ra, ESR 1 MHz dan yuqoriroq bo'lganda juda yuqori. Bu induktorni ushbu chastotadan yuqorida ishlatish juda yuqori mis yo'qotishiga olib keladi, shu sababli ham noto'g'ri tanlov bo'lib tuyuladi. Biroq amaliyotda induktorning haqiqiy yo'qotishi ushbu egri chiziq ko'rsatayotganidan ancha past bo'ladi.
Quyidagi misolni ko'rib chiqing:
Faraz qilaylik, bir o'zgartirgich 200 kHz chastotada 0.4A (2.0Vt) tokda 5V chiqish beradi. 10µH Codaca induktor tanlanadi, uning ESR va chastota o'rtasidagi tipik bog'liqligi 1-rasmda ko'rsatilgan. 200 kHz ish chastotasida ESR taxminan 0,8Ω.
Buck o'zgartirgich uchun o'rtacha induktor toki 0,4 A yuk toki bilan teng. Induktordagi yo'qotishni quyidagicha hisoblashimiz mumkin:
6,0% = 0,128Vt / (2,0Vt + 0,128Vt) (Induktor kirish quvvatining 6% ini iste'mol qilardi)
Biroq, agar bir xil o'zgartirgichni 4 MHz da ishlatsak, ESR egri chizig'idan R ning taxminan 11Ω atrofida ekanligini ko'rishimiz mumkin. Shunda induktordagi quvvat yo'qotishi quyidagicha bo'lardi:
46,8% = 1,76Vt / (2,0Vt + 1,76Vt) (Induktor kirish quvvatining 46,8% ini iste'mol qilardi)
Ushbu hisob-kitoblarga asoslanib, bu induktorni shu chastotada yoki undan yuqorida foydalanmaslik kerak deb aytish mumkin.
Amaliyotda o'zgartirgichning samaradorligi ESR-chastota egri chizig'idan hisoblangandan ancha yaxshi. Quyida sababi keltirilgan:
2-rasm uzluksiz o'tkazish rejimida kichik to'lqin tokiga ega bo'lgan buck o'zgartirgich uchun soddalashtirilgan tok to'lqin shaklini ko'rsatadi.
2-rasm. Soddalashtirilgan Buck konvertatsiya qilgich toki to'lqini
Agar Ip-p (chekdan-chekgacha to'k tebranish toki) o'rtacha tokning taxminan 10% atrofida bo'lsa:
I_dc = 0.4 A
I_p-p = 0.04 A
Induktor yo'qotishini aniq baholash uchun uni past chastotali yo'qotish (DC yo'qotish) va yuqori chastotali yo'qotishga ajratish kerak.
Past chastotali qarshilik (asosan DCR deb qaraladi) grafiga ko'ra taxminan 0.7Ω. Tok yuklam toki RMS qiymati hamda tebranish tokining yig'indisidir. Tebranish toki kichik bo'lgani uchun, samarali tok taxminan DC yuklama tokiga teng.
Yuqori chastotali yo'qotish uchun, ya'ni 
, R ESR (200 kHz), bu yerda I — faqat tebranish tokining o'rtacha kvadratik (rms) qiymati:
200 kHz chastotada o'zgaruvchan tokdagi yo'qotish:
Shunday qilib, 200 kHz chastotada umumiy bashorat qilingan induktor yo'qotishi 0.112 Vt + 0.000106 Vt = 0.112106 Vt.
200 kHz chastotadagi bashorat qilingan yo'qotish DCR orqali bashorat qilingan yo'qotishdan faqat biroz yuqori (1% dan kam).
Endi 4 MHzdagi yo'qotishni hisoblab chiqamiz. Past chastotali yo'qotish 0,112 Vt da o'zgarmas qoldi.
AC yo'qotishlarini hisoblash uchun avval 11Ω deb taxmin qilgan ESR ni 4 MHz da ishlatish kerak:
Shunday qilib, 4 MHz dagi umumiy induktor yo'qotishi 0,112 Vt + 0,00147 Vt = 0,11347 Vt ga teng.
Bu ancha ma'lumot beradi. Bashorat qilingan yo'qotish DCR yo'qotishidan atigi taxminan 1,3% yuqori bo'lib, bu avval bashorat qilingan 1,76 Vtdan ancha past. Shundan tashqari, 4 MHz da 200 kHz dagidek xuddi shu induktivlik qiymatidan foydalanilmaydi; kichikroq induktivlik qiymati ishlatiladi va shu kichik induktorning DCR si ham past bo'ladi.
2. Yuqori samaradorlikdagi induktor dizayni
Yuklama tokiga nisbatan to'kublik tokining kichik bo'lgan doimiy oqim rejimidagi konvertorlar uchun DCR va ESR ning kombinatsiyasidan foydalangan holda maqsadga muvofiq yo'qotishlarni hisoblash kerak. Shuningdek, ESR egri chizig'idagi hisoblangan yo'qotish temir yo'qotishni o'z ichiga olmaydi. Induktiv elementning samaradorligi uning mis va temir yo'qotishlarining yig'indisiga bog'liq. Codaca past yo'qotishli materiallarni tanlash orqali va umumiy yo'qotishni minimal darajada saqlash uchun induktiv elementlarni loyihalashtirish orqali induktor samaradorligini optimallashtiradi. Tekis simdan foydalanish berilgan hajmda eng past DCR ni ta'minlaydi va shu bilan birga mis yo'qotishni kamaytiradi. Yaxshilangan yadro materiallari yuqori chastotalarda yadrodagi yo'qotishlarni kamaytiradi va shu bilan induktorning umumiy samaradorligini oshiradi.
Masalan, Codaca CSEG seriyali qoldirilgan quvvat induktorlari yuqori chastotali, yuqori pik tokli dasturlar uchun optimallashtirilgan. Ushbu induktorlar yumshoq to'yinish xususiyatlariga ega bo'lib, 200 kHz va undan yuqori chastotalarda eng past o'zgaruvchan tok yo'qotishini hamda pastroq DCR ni ta'minlaydi.
3.8/3.3 µH induktorlarning induktivlik va tok xarakteristikasini 3-rasm ko'rsatadi CSBX , CSEC , va CSEB cSBX, CSEC va CSEB seriyalari aniq ravishda 12A yoki undan yuqori toklarda induktivlikni saqlash uchun eng yaxshi tanlovdir.
Jadval 1. CSBX, CSEC va CSEB uchun DCR va Isat taqqoslashi.
Induktorlarning 200KHz chastotadagi o'zgaruvchan tokdagi yo'qotishi va umumiy yo'qotishini solishtirganda, barcha avvalgi dizaynlarni ortda qoldirgan innovatsion tuzilishga ega bo'lgan CSEB seriyasi eng past o'zgarmas tokdagi va o'zgaruvchan tokdagi yo'qotishlarga erishadi. Bu CSEB seriyasini yuqori chastotali kuchlanish konvertatorlariga mo'ljallangan, baland cho'qqi toklariga chidashi kerak bo'lgan hamda imkon qadar past DC va AC yo'qotishlarni talab qiladigan dasturlar uchun optimal tanlov qiladi.
3-rasm. CSBX, CSEC va CSEB seriyadagi 3.8/3.3μH induktorlar uchun to'yinish tokining harorat oshishiga qaramligi egri chiziqlarini taqqoslash.
4-rasm. CSBX, CSEC va CSEB seriyalar uchun 200KHz chastotadagi o'zgaruvchan tokdagi yo'qotish va umumiy yo'qotishlarni taqqoslash.
3. Induktor tezkor tanlash vositasi
Muhandislarning induktor tanlash jarayonini tezlashtirish uchun Codaca har qanday ilova shartlarida yadroning o'lchangan ma'lumotlari va o'ram ma'lumotlariga asoslanib yo'qotishlarni hisoblab chiqadigan tanlash vositalarini ishlab chiqdi. Ushbu vositalarning natijalari tokga bog'liq va chastotaga bog'liq yadro hamda o'ram yo'qotishlarini o'z ichiga oladi, shu tariqa maxfiy induktor dizayn ma'lumotlarini (masalan, yadro materiali, Ae va o'ram soni) so'rash yoki qo'lda hisob-kitoblar amalga oshirish zarurati tugatiladi.
Codaca tanlash vositalari kirish/chiqish kuchlanishi, kalitlanish chastotasi, o'rtacha tok va to'lqin tok kabi ishlash sharoitlariga asoslanib talab etiladigan induktivlik qiymatini hisoblaydi. Ushbu ma'lumotlarni Quvvat Induktivligi Topuvchimizga kiritish orqali ushbu talablarga javob beradigan induktorlarni filtrlash, har bir induktorning induktivligi, DCR, to'yinganlik toki, harorat ko'tarilish toki, ishlash harorati va boshqa ma'lumotlarni ro'yxatdan o'tkazishingiz mumkin.
Agar siz allaqachon o'zingizning dasturingiz uchun kerakli induktansiya va oqimni bilsangiz, ushbu ma'lumotni to'g'ridan-to'g'ri Kuch induktori qidirgich . Natijalar har bir induktor uchun yadro va o'ralish yo'qotishlarini va to'yinganlik oqimi darajasini ko'rsatadi, bu sizga induktorning dasturning yuqori oqim sharoitlarida o'z dizayn xususiyatlariga yaqinligini tekshirishga imkon beradi.
Asboblardan shuningdek, turli xil induktor turlarining farqlar va afzalliklarini taqqoslash uchun induktivlikni joriy xatti-harakatlarga nisbatan chizish uchun ham foydalanish mumkin. Siz natijalarni umumiy yo'qotish bo'yicha saralash bilan boshlashingiz mumkin. Barcha induktor ma'lumotlarini (to'rttagacha turdagi) bitta jadvalda joylashtirish va ularni saralash ushbu tahlilga yordam beradi, bu sizga eng samarali induktorni tanlash imkonini beradi.
Umumiy yo'qotishlarni hisoblash murakkab bo'lishi mumkin, ammo bu hisob-kitoblar Codaca tanlash vositalariga kiritilgan, bu tanlashni, taqqoslashni va tahlil qilishni iloji boricha soddalashtiradi, shuning uchun siz yuqori samaradorlikdagi quvvat induktorini yanada samarali tanlashingiz mumkin.
【Manbalar】:
Codaca veb-sayti: DC/DC o'zgartirgich induktorini tanlash - Shenzhen Codaca Electronics Co., Ltd. (codaca.com)
Codaca veb-sayti: Quvvat induktorini topuvchi - Shenzhen Codaca Electronics Co., Ltd. (codaca.com)
Codaca veb-sayti: Quvvat induktorining yo'qotishlarini solishtirish - Shenzhen Codaca Electronics Co., Ltd. (codaca.com)
EN