balita

Summary

Ang mga induktor hinungdanon kaayo nga sangkap sa pagbalhin sa mga converter, sama sa pagtipig sa enerhiya ug mga pagsala sa kuryente. Adunay daghang mga matang sa inductors, sama sa alang sa lain-laing mga aplikasyon (gikan sa ubos nga frequency ngadto sa taas nga frequency), o lain-laing mga core materyales nga makaapekto sa mga kinaiya sa inductor, ug uban pa. Ang mga induktor nga gigamit sa pagbalhin sa mga converter mga high-frequency nga magnetic nga sangkap. Bisan pa, tungod sa lainlaing mga hinungdan sama sa mga materyales, kondisyon sa pag-operate (sama sa boltahe ug karon), ug temperatura sa palibot, ang mga kinaiya ug mga teorya nga gipresentar lahi ra. Busa, sa disenyo sa sirkito, dugang pa sa sukaranan nga parameter sa inductance value, ang relasyon tali sa impedance sa inductor ug sa AC resistance ug frequency, ang core loss ug ang saturation current nga mga kinaiya, ug uban pa kinahanglan gihapon nga tagdon. Ipaila sa kini nga artikulo ang daghang hinungdanon nga mga materyal sa kinauyokan sa inductor ug ang ilang mga kinaiya, ug giyahan usab ang mga inhenyero sa gahum sa pagpili nga magamit sa komersyo nga mga standard inductors.

Pasiuna

Inductor mao ang usa ka electromagnetic induction component, nga naporma pinaagi sa winding sa usa ka piho nga gidaghanon sa mga coils (coil) sa usa ka bobbin o core uban sa usa ka insulated wire. Kini nga coil gitawag nga inductance coil o Inductor. Sumala sa prinsipyo sa electromagnetic induction, kung ang coil ug ang magnetic field molihok nga may kalabotan sa usag usa, o ang coil nagpatunghag usa ka alternating magnetic field pinaagi sa usa ka alternating current, usa ka induced boltahe ang mabuhat aron mapugngan ang pagbag-o sa orihinal nga magnetic field, ug kini nga kinaiya sa pagpugong sa kasamtangan nga pagbag-o gitawag nga inductance.

Ang pormula sa inductance bili mao ang ingon nga pormula (1), nga mao ang proporsyonal sa magnetic pagkamatuhup, ang square sa winding turns N, ug ang katumbas magnetic circuit cross-sectional nga dapit Ae, ug inversely proporsyonal sa katumbas nga magnetic circuit gitas-on le. . Adunay daghang mga matang sa inductance, ang matag usa angay alang sa lainlaing mga aplikasyon; ang inductance may kalabutan sa porma, gidak-on, winding nga pamaagi, gidaghanon sa mga turno, ug ang matang sa intermediate magnetic nga materyal.

(1)

Depende sa porma sa puthaw nga kinauyokan, ang inductance naglakip sa toroidal, E core ug drum; sa mga termino sa puthaw nga kinauyokan nga materyal, adunay nag-una nga ceramic core ug duha ka humok nga magnetic type. Sila mga ferrite ug metallic powder. Depende sa gambalay o pamaagi sa pagputos, adunay mga samad sa wire, multi-layer, ug gihulma, ug ang samad sa wire adunay non-shielded ug katunga sa magnetic glue Shielded (semi-shielded) ug shielded (shielded), etc.

Ang inductor naglihok sama sa usa ka mubo nga sirkito sa direkta nga kasamtangan, ug nagpresentar sa taas nga impedance sa alternating nga kasamtangan. Ang sukaranang mga gamit sa mga sirkito naglakip sa pagtusok, pagsala, pag-tune, ug pagtipig sa enerhiya. Sa paggamit sa switching converter, ang inductor mao ang labing importante nga sangkap sa pagtipig sa enerhiya, ug nagporma sa usa ka low-pass filter nga adunay output capacitor aron makunhuran ang output boltahe ripple, mao nga kini usab adunay importante nga papel sa pagsala function.

Ipaila sa kini nga artikulo ang lainlaing mga kinauyokan nga materyales sa mga inductors ug ang ilang mga kinaiya, ingon man ang pipila nga mga kinaiya sa elektrikal sa mga inductors, ingon usa ka hinungdanon nga reperensiya sa pagtimbang-timbang sa pagpili sa mga induktor sa panahon sa laraw sa circuit. Sa panig-ingnan sa aplikasyon, kung giunsa ang pagkalkulo sa kantidad sa inductance ug kung giunsa pagpili ang usa ka magamit nga komersyal nga standard inductor ipaila pinaagi sa praktikal nga mga pananglitan.

Uri sa core nga materyal

Ang mga induktor nga gigamit sa pagbalhin sa mga converter mga high-frequency nga magnetic nga sangkap. Ang kinauyokan nga materyal sa sentro labing nakaapekto sa mga kinaiya sa inductor, sama sa impedance ug frequency, inductance value ug frequency, o core saturation nga mga kinaiya. Ang mosunod magpaila sa pagtandi sa pipila ka komon nga puthaw nga kinauyokan nga mga materyales ug sa ilang saturation nga mga kinaiya isip usa ka importante nga pakisayran sa pagpili sa mga power inductors:

1. Ceramic core

Ang seramik nga kinauyokan usa sa kasagarang mga materyales sa inductance. Nag-una kini nga gigamit aron mahatagan ang pagsuporta nga istruktura nga gigamit sa pagpaliko sa coil. Gitawag usab kini nga "air core inductor". Tungod kay ang puthaw nga kinauyokan nga gigamit usa ka non-magnetic nga materyal nga adunay ubos kaayo nga temperatura nga coefficient, ang inductance value lig-on kaayo sa operating temperature range. Bisan pa, tungod sa non-magnetic nga materyal ingon nga medium, ang inductance ubos kaayo, nga dili kaayo angay alang sa paggamit sa mga power converter.

2. Ferrite

Ang ferrite core nga gigamit sa general high frequency inductors usa ka ferrite compound nga adunay nickel zinc (NiZn) o manganese zinc (MnZn), nga usa ka soft magnetic ferromagnetic material nga adunay ubos nga coercivity. Ang Figure 1 nagpakita sa hysteresis curve (BH loop) sa usa ka kinatibuk-ang magnetic core. Ang mapugsanon nga pwersa HC sa usa ka magnetic nga materyal gitawag usab nga pwersa sa pagpugos, nga nagpasabot nga kung ang magnetic nga materyal na-magnetize sa magnetic saturation, ang magnetization niini (magnetization) mikunhod ngadto sa zero Ang gikinahanglan nga magnetic field kusog sa panahon. Ang ubos nga coercivity nagpasabut nga ubos nga resistensya sa demagnetization ug nagpasabut usab nga ubos nga pagkawala sa hysteresis.

Ang manganese-zinc ug nickel-zinc ferrites adunay medyo taas nga relative permeability (μr), mga 1500-15000 ug 100-1000, matag usa. Ang ilang taas nga magnetic permeability naghimo sa puthaw nga core nga mas taas sa usa ka gidaghanon. Ang inductance. Bisan pa, ang disbentaha mao nga ang maagwanta nga saturation nga kasamtangan ubos, ug sa higayon nga ang iron core kay saturated, ang magnetic permeability mokunhod pag-ayo. Tan-awa ang Figure 4 para sa nagkunhod nga uso sa magnetic permeability sa ferrite ug powder iron cores kung ang iron core kay saturated. Pagtandi. Kung gigamit sa mga power inductors, usa ka gintang sa hangin ang ibilin sa panguna nga magnetic circuit, nga makapakunhod sa pagkamatuhup, makalikay sa saturation ug makatipig daghang kusog; kung gilakip ang gintang sa hangin, ang katumbas nga relatibong pagkamatuhup mahimong mga 20- Tali sa 200. Tungod kay ang taas nga resistivity sa materyal mismo makapakunhod sa pagkawala tungod sa eddy current, ang pagkawala mas ubos sa taas nga frequency, ug kini mas angay alang sa high-frequency transformers, EMI filter inductors ug energy storage inductors sa power converters. Sa termino sa operating frequency, nickel-zinc ferrite mao ang angay alang sa paggamit (>1 MHz), samtang manganese-zinc ferrite mao ang angay alang sa ubos nga frequency bands (<2 MHz).

1

Figure 1. Ang hysteresis curve sa magnetic core (BR: remanence; BSAT: saturation magnetic flux density)

3. Pulbos nga puthaw nga kinauyokan

Ang mga pulbos nga puthaw nga mga cores mga soft-magnetic ferromagnetic nga materyales usab. Gihimo kini sa iron powder alloys nga lainlain nga materyales o iron powder lang. Ang pormula adunay dili-magnetic nga mga materyales nga adunay lain-laing mga gidak-on sa partikulo, mao nga ang saturation curve medyo malumo. Ang pulbos nga puthaw nga kinauyokan kasagaran toroidal. Ang Figure 2 nagpakita sa powder iron core ug ang cross-sectional nga panglantaw niini.

Ang kasagarang powdered iron cores naglakip sa iron-nickel-molybdenum alloy (MPP), sendust (Sendust), iron-nickel alloy (high flux) ug iron powder core (iron powder). Tungod sa lainlaing mga sangkap, lahi usab ang mga kinaiya ug presyo niini, nga nakaapekto sa pagpili sa mga induktor. Ang mosunod magpaila sa nahisgutang mga core type ug itandi ang ilang mga kinaiya:

A. Iron-nickel-molybdenum alloy (MPP)

Ang Fe-Ni-Mo alloy gipamubo nga MPP, nga mao ang abbreviation sa molypermalloy powder. Ang paryente nga pagkamatuhup mao ang mahitungod sa 14-500, ug ang saturation magnetic flux Densidad mao ang mahitungod sa 7500 Gauss (Gauss), nga mao ang mas taas pa kay sa saturation magnetic flux Densidad sa ferrite (mga 4000-5000 Gauss). Daghan sa gawas. Ang MPP adunay pinakagamay nga pagkawala sa puthaw ug adunay labing maayo nga kalig-on sa temperatura taliwala sa mga powder iron cores. Kung ang gawas nga DC nga kasamtangan makaabot sa saturation nga kasamtangan nga ISAT, ang inductance nga bili hinay-hinay nga mikunhod nga walay kalit nga attenuation. Ang MPP adunay mas maayo nga performance apan mas taas nga gasto, ug kasagaran gigamit isip power inductor ug EMI filtering alang sa mga power converter.

B. Sendust

Ang iron-silicon-aluminum alloy iron core usa ka alloy iron core nga gilangkoban sa iron, silicon, ug aluminum, nga adunay relative magnetic permeability nga mga 26 ngadto sa 125. Ang pagkawala sa puthaw anaa sa taliwala sa iron powder core ug MPP ug iron-nickel alloy . Ang saturation magnetic flux density mas taas kay sa MPP, mga 10500 Gauss. Ang kalig-on sa temperatura ug kasamtangan nga mga kinaiya sa saturation mas ubos sa MPP ug iron-nickel alloy, apan mas maayo kay sa iron powder core ug ferrite core, ug ang paryente nga gasto mas barato kay sa MPP ug iron-nickel alloy. Kasagaran kini gigamit sa EMI pagsala, power factor correction (PFC) circuits ug power inductors sa switching power converters.

C. Iron-nickel alloy (taas nga flux)

Ang iron-nickel alloy core ginama sa puthaw ug nickel. Ang relatibong magnetic permeability maoy mga 14-200. Ang pagkawala sa puthaw ug ang kalig-on sa temperatura anaa sa taliwala sa MPP ug iron-silicon-aluminum alloy. Ang iron-nickel alloy core adunay pinakataas nga saturation magnetic flux density, mga 15,000 Gauss, ug makasugakod sa mas taas nga DC bias currents, ug ang DC bias nga mga kinaiya niini mas maayo usab. Sakop sa aplikasyon: Aktibo nga power factor correction, energy storage inductance, filter inductance, high frequency transformer sa flyback converter, ug uban pa.

D. Pulbora nga puthaw

Ang iron powder core kay gihimo sa high-purity iron powder nga mga partikulo nga adunay gamay kaayo nga mga partikulo nga insulated gikan sa usag usa. Ang proseso sa paggama naghimo niini nga adunay gibahin nga gintang sa hangin. Gawas pa sa porma sa singsing, ang kasagarang puthaw nga powder core nga mga porma adunay E-type ug stamping nga mga tipo. Ang relatibong magnetic permeability sa iron powder core maoy mga 10 ngadto sa 75, ug ang taas nga saturation magnetic flux density maoy mga 15000 Gauss. Lakip sa mga pulbos nga puthaw nga mga cores, ang puthaw nga pulbos nga core adunay labing kataas nga pagkawala sa puthaw apan ang labing ubos nga gasto.

Ang Figure 3 nagpakita sa BH curves sa PC47 manganese-zinc ferrite nga gigama sa TDK ug powdered iron cores -52 ug -2 nga gigama sa MICROMETALS; ang paryente nga magnetic permeability sa manganese-zinc ferrite mas taas kay sa powdered iron cores ug saturated Ang magnetic flux density lahi usab kaayo, ang ferrite mga 5000 Gauss ug ang iron powder core labaw pa sa 10000 Gauss.

3

Figure 3. BH curve sa manganese-zinc ferrite ug iron powder cores sa lain-laing mga materyales

Sa katingbanan, ang mga kinaiya sa saturation sa iron core lahi; sa higayon nga ang saturation kasamtangan nga milapas, ang magnetic pagkamatuhup sa ferrite kinauyokan mahulog mahait, samtang ang puthaw powder core mahimong hinay-hinay nga pagkunhod. Gipakita sa Figure 4 ang magnetic permeability drop nga mga kinaiya sa usa ka powder iron core nga adunay parehas nga magnetic permeability ug usa ka ferrite nga adunay gintang sa hangin sa ilawom sa lainlaing mga kusog sa magnetic field. Gipatin-aw usab niini ang inductance sa ferrite core, tungod kay ang permeability mikunhod pag-ayo sa diha nga ang kinauyokan saturated, ingon sa makita gikan sa equation (1), kini usab ang hinungdan sa inductance sa pag-drop sa mahait; samtang ang powder core nga adunay gi-apod-apod nga gintang sa hangin, ang magnetic permeability Ang rate mikunhod sa hinay kung ang puthaw nga core saturated, mao nga ang inductance mikunhod nga mas hinay, nga mao, kini adunay mas maayo nga DC bias nga mga kinaiya. Sa paggamit sa mga power converters, kini nga kinaiya importante kaayo; kung ang hinay nga saturation nga kinaiya sa inductor dili maayo, ang inductor nga kasamtangan mosaka sa saturation nga kasamtangan, ug ang kalit nga pag-ubos sa inductance maoy hinungdan sa kasamtangan nga stress sa switching crystal nga motaas pag-ayo, nga sayon ​​​​nga hinungdan sa kadaot.

4

Figure 4. Magnetic permeability drop nga mga kinaiya sa powder iron core ug ferrite iron core nga adunay air gap ubos sa lain-laing magnetic field strength.

Mga kinaiya sa elektrikal nga inductor ug istruktura sa pakete

Kung nagdisenyo sa usa ka switching converter ug pagpili sa usa ka inductor, ang inductance value L, impedance Z, AC resistance ACR ug Q value (quality factor), rated current IDC ug ISAT, ug core loss (core loss) ug uban pang importante nga electrical nga mga kinaiya ang tanan Kinahanglan ikonsiderar. Dugang pa, ang istruktura sa pagputos sa inductor makaapekto sa kadako sa magnetic leakage, nga sa baylo makaapekto sa EMI. Ang mosunud maghisgot sa nahisgutan nga mga kinaiya nga gilain ingon mga konsiderasyon sa pagpili sa mga inductors.

1. Bili sa inductance (L)

Ang bili sa inductance sa usa ka inductor mao ang labing importante nga sukaranan nga parameter sa disenyo sa sirkito, apan kinahanglan nga susihon kung ang bili sa inductance lig-on sa frequency sa operasyon. Ang nominal nga bili sa inductance kasagarang gisukod sa 100 kHz o 1 MHz nga walay external DC bias. Ug aron maseguro ang posibilidad sa mass automated production, ang tolerance sa inductor kasagaran ± 20% (M) ug ± 30% (N). Ang Figure 5 mao ang inductance-frequency nga kinaiya nga graph sa Taiyo Yuden inductor NR4018T220M nga gisukod gamit ang LCR meter ni Wayne Kerr. Sama sa gipakita sa numero, ang kurba sa kantidad sa inductance medyo patag sa wala pa ang 5 MHz, ug ang kantidad sa inductance hapit maisip nga usa ka kanunay. Sa taas nga frequency band tungod sa resonance nga namugna sa parasitic capacitance ug inductance, ang inductance value mosaka. Kini nga frequency sa resonance gitawag nga self-resonant frequency (SRF), nga kasagaran kinahanglan nga labi ka taas kaysa sa frequency sa operasyon.

5

Figure 5, Taiyo Yuden NR4018T220M inductance-frequency nga kinaiya pagsukod diagram

2. Impedance (Z)

Ingon sa gipakita sa Figure 6, ang impedance diagram makita usab gikan sa performance sa inductance sa lain-laing mga frequency. Ang impedance sa inductor mao ang gibana-bana nga proporsyonal sa frequency (Z=2πfL), mao nga ang mas taas nga frequency, ang reactance mas dako pa kay sa AC pagsukol, mao nga ang impedance naglihok sama sa usa ka lunsay nga inductance (phase mao ang 90˚). Sa taas nga mga frequency, tungod sa parasitic capacitance effect, ang self-resonant frequency point sa impedance makita. Human niini nga punto, ang impedance mikunhod ug mahimong capacitive, ug ang hugna anam-anam nga mausab ngadto sa -90 ˚.

6

3. Q bili ug AC resistensya (ACR)

Q bili sa kahulugan sa inductance mao ang ratio sa reactance sa pagsukol, nga mao, ang ratio sa hinanduraw nga bahin sa tinuod nga bahin sa impedance, sama sa pormula (2).

(2)

Diin ang XL mao ang reactance sa inductor, ug ang RL mao ang AC nga pagsukol sa inductor.

Sa ubos nga frequency range, ang AC resistance mas dako kay sa reactance tungod sa inductance, mao nga ang Q value niini ubos kaayo; samtang nagkadaghan ang frequency, ang reactance (mga 2πfL) mahimong mas dako ug mas dako, bisan kung ang resistensya tungod sa epekto sa panit (skin effect) ug proximity (proximity) nga epekto) Ang epekto mahimong mas dako ug mas dako, ug ang Q nga kantidad nagdugang gihapon sa frequency ; sa pagduol sa SRF, ang inductive reactance anam-anam nga gibalanse sa capacitive reactance, ug ang Q nga bili anam-anam nga nahimong mas gamay; kung ang SRF mahimong zero, tungod kay ang inductive reactance ug ang capacitive reactance hingpit nga parehas nga Mawala. Ang Figure 7 nagpakita sa relasyon tali sa Q value ug frequency sa NR4018T220M, ug ang relasyon anaa sa porma sa usa ka balit-ad nga kampana.

7

Figure 7. Ang relasyon tali sa Q nga bili ug frequency sa Taiyo Yuden inductor NR4018T220M

Sa paggamit sa frequency band sa inductance, mas taas ang Q value, mas maayo; kini nagpasabot nga ang reactance niini mas dako pa kay sa AC resistance. Sa kinatibuk-an, ang labing kaayo nga kantidad sa Q labaw sa 40, nga nagpasabut nga ang kalidad sa inductor maayo. Bisan pa, sa kasagaran samtang ang DC bias nagdugang, ang inductance nga kantidad mokunhod ug ang Q nga kantidad mokunhod usab. Kung gigamit ang flat enameled wire o multi-strand enameled wire, ang epekto sa panit, nga mao, AC resistance, mahimong mapakunhod, ug ang Q nga bili sa inductor mahimo usab nga madugangan.

Ang DC pagsukol DCR sa kasagaran giisip nga DC pagsukol sa tumbaga wire, ug ang pagsukol mahimong kalkulado sumala sa wire diametro ug gitas-on. Bisan pa, kadaghanan sa mga ubos nga kasamtangan nga SMD inductors mogamit sa ultrasonic welding aron mahimo ang copper sheet sa SMD sa winding terminal. Bisan pa, tungod kay ang tumbaga nga wire dili taas ang gitas-on ug ang kantidad sa pagsukol dili taas, ang pagbatok sa welding kanunay nga hinungdan sa usa ka igo nga bahin sa kinatibuk-ang pagsukol sa DC. Ang pagkuha sa wire-wound SMD inductor sa TDK nga CLF6045NIT-1R5N isip usa ka pananglitan, ang gisukod nga pagsukol sa DC mao ang 14.6mΩ, ug ang pagsukol sa DC gikalkula base sa diameter ug gitas-on sa wire mao ang 12.1mΩ. Gipakita sa mga resulta nga kini nga pagsukol sa welding nagkantidad sa mga 17% sa kinatibuk-ang pagsukol sa DC.

AC resistensya ACR adunay panit epekto ug kaduol epekto, nga hinungdan sa ACR sa pagdugang sa frequency; sa paggamit sa kinatibuk-ang inductance, tungod kay ang AC component mas ubos pa kay sa DC component, ang impluwensya nga gipahinabo sa ACR dili klaro; apan sa gaan nga load, Tungod kay ang DC component mikunhod, ang pagkawala tungod sa ACR dili mabalewala. Ang epekto sa panit nagpasabot nga ubos sa mga kondisyon sa AC, ang kasamtangan nga pag-apod-apod sa sulod sa konduktor dili patas ug gikonsentrar sa ibabaw sa wire, nga miresulta sa pagkunhod sa katumbas nga wire cross-sectional area, nga sa baylo nagdugang sa katumbas nga pagsukol sa wire nga adunay frequency. Dugang pa, sa usa ka wire winding, ang kasikbit nga mga alambre maoy hinungdan sa pagdugang ug pagkunhod sa mga magnetic field tungod sa kasamtangan, aron ang kasamtangan makonsentrahan sa ibabaw nga kasikbit sa wire (o ang pinakalayo nga nawong, depende sa direksyon sa kasamtangan. ), nga hinungdan usab sa katumbas nga interception sa wire. Ang panghitabo nga ang lugar mikunhod ug ang katumbas nga resistensya nagdugang mao ang gitawag nga proximity effect; sa inductance nga aplikasyon sa usa ka multilayer winding, ang kaduol nga epekto mao ang mas klaro.

8

Ang Figure 8 nagpakita sa relasyon tali sa AC resistance ug frequency sa wire-wound SMD inductor NR4018T220M. Sa usa ka frequency sa 1kHz, ang pagsukol mao ang mahitungod sa 360mΩ; sa 100kHz, ang pagsukol misaka sa 775mΩ; sa 10MHz, ang resistensya nga kantidad hapit sa 160Ω. Kung gibanabana ang pagkawala sa tumbaga, kinahanglan nga tagdon sa kalkulasyon ang ACR nga gipahinabo sa panit ug mga epekto sa duol, ug usbon kini sa pormula (3).

4. Saturation nga kasamtangan (ISAT)

Ang saturation nga kasamtangan nga ISAT sa kasagaran mao ang bias nga kasamtangan nga gimarkahan kung ang inductance nga kantidad gipahinay sama sa 10%, 30%, o 40%. Alang sa air-gap ferrite, tungod kay ang saturation kasamtangan nga kinaiya niini paspas kaayo, walay daghang kalainan tali sa 10% ug 40%. Tan-awa ang Figure 4. Apan, kung kini usa ka iron powder core (sama sa usa ka stamped inductor), ang saturation curve medyo malumo, sama sa gipakita sa Figure 9, ang bias nga kasamtangan sa 10% o 40% sa inductance attenuation daghan kaayo. lahi, mao nga ang saturation kasamtangan nga bili hisgotan gilain alang sa duha ka matang sa puthaw cores sama sa mosunod.

Alang sa usa ka air-gap ferrite, makatarunganon nga gamiton ang ISAT ingon ang taas nga limitasyon sa labing kadaghan nga inductor nga karon alang sa mga aplikasyon sa circuit. Bisan pa, kung kini usa ka iron powder core, tungod sa hinay nga saturation nga kinaiya, wala’y problema bisan kung ang labing kataas nga sulud sa circuit sa aplikasyon molapas sa ISAT. Busa, kini nga puthaw nga kinauyokan nga kinaiya labing angay alang sa pagbalhin sa mga aplikasyon sa converter. Ubos sa bug-at nga load, bisan tuod ang inductance bili sa inductor mao ang ubos, sama sa gipakita sa Figure 9, ang kasamtangan nga ripple hinungdan mao ang hatag-as nga, apan ang kasamtangan nga capacitor kasamtangan nga tolerance mao ang hataas nga, mao nga kini dili usa ka problema. Ubos sa light load, ang inductance value sa inductor mas dako, nga makatabang sa pagpakunhod sa ripple current sa inductor, sa ingon makunhuran ang pagkawala sa puthaw. Ang Figure 9 nagtandi sa saturation current curve sa TDK's wound ferrite SLF7055T1R5N ug stamped iron powder core inductor SPM6530T1R5M ubos sa parehas nga nominal value sa inductance.

9

Figure 9. Saturation current curve sa samad ferrite ug stamped iron powder core ubos sa parehas nga nominal value sa inductance

5. Rated nga kasamtangan (IDC)

Ang bili sa IDC mao ang DC bias kung ang temperatura sa inductor mosaka sa Tr˚C. Gipakita usab sa mga detalye ang kantidad sa resistensya sa DC nga RDC sa 20˚C. Sumala sa temperatura coefficient sa tumbaga wire mao ang mahitungod sa 3,930 ppm, sa diha nga ang temperatura sa Tr mosaka, ang resistensya nga bili mao ang RDC_Tr = RDC (1+0.00393Tr), ug ang iyang gahum konsumo mao ang PCU = I2DCxRDC. Kini nga pagkawala sa tumbaga nawala sa ibabaw sa inductor, ug ang thermal resistance ΘTH sa inductor mahimong makalkula:

(2)

Ang talaan 2 nagtumong sa data sheet sa serye sa TDK VLS6045EX (6.0 × 6.0 × 4.5mm), ug gikalkulo ang thermal resistance sa pagtaas sa temperatura nga 40˚C. Dayag nga, alang sa mga inductors sa parehas nga serye ug gidak-on, ang kalkulado nga thermal nga pagsukol hapit parehas tungod sa parehas nga lugar nga pagbulag sa kainit sa nawong; sa laing mga pulong, ang rated kasamtangan nga IDC sa lain-laing mga inductors mahimong banabana. Ang lainlaing mga serye (mga pakete) sa mga inductors adunay lainlaing mga resistensya sa thermal. Gitandi sa Table 3 ang thermal resistance sa mga inductors sa TDK VLS6045EX series (semi-shielded) ug SPM6530 series (molded). Kon mas dako ang thermal resistance, mas taas ang pagtaas sa temperatura nga namugna sa dihang ang inductance moagos pinaagi sa load current; kon dili, ang ubos.

(2)

Talaan 2. Thermal resistance sa VLS6045EX series inductors sa temperatura nga pagtaas sa 40˚C

Makita gikan sa Talaan 3 nga bisan kung parehas ang gidak-on sa mga inductors, ang thermal resistance sa mga stamped inductors ubos, nga mao, mas maayo ang pagwagtang sa kainit.

(3)

Talaan 3. Pagtandi sa thermal resistance sa lain-laing mga package inductors.

6. Core nga pagkawala

Ang pagkawala sa core, nga gitawag nga pagkawala sa puthaw, kasagaran tungod sa pagkawala sa eddy current ug pagkawala sa hysteresis. Ang gidak-on sa eddy kasamtangan nga pagkawala nag-una nag-agad sa kon ang kinauyokan nga materyal mao ang sayon ​​sa "pagbuhat"; kung taas ang conductivity, sa ato pa, ubos ang resistivity, taas ang pagkawala sa eddy current, ug kung taas ang resistivity sa ferrite, medyo ubos ang pagkawala sa eddy current. Ang pagkawala sa kasamtangan nga eddy adunay kalabutan usab sa frequency. Kon mas taas ang frequency, mas dako ang eddy current loss. Busa, ang kinauyokan nga materyal ang magtino sa tukma nga frequency sa operasyon sa kinauyokan. Sa kinatibuk-an nga pagsulti, ang working frequency sa iron powder core mahimong moabot sa 1MHz, ug ang working frequency sa ferrite mahimong moabot sa 10MHz. Kung ang operating frequency molapas niini nga frequency, ang eddy nga pagkawala sa kasamtangan motaas ug ang iron core nga temperatura mosaka usab. Bisan pa, sa paspas nga pag-uswag sa mga materyal nga iron core, ang mga iron core nga adunay mas taas nga mga frequency sa operasyon kinahanglan nga hapit na.

Ang laing pagkawala sa puthaw mao ang pagkawala sa hysteresis, nga proporsyonal sa lugar nga gilakip sa hysteresis curve, nga may kalabutan sa swing amplitude sa AC component sa kasamtangan; mas dako ang AC swing, mas dako ang pagkawala sa hysteresis.

Sa katumbas nga sirkito sa usa ka inductor, ang usa ka resistor nga konektado sa parallel sa inductor sagad gigamit aron ipahayag ang pagkawala sa puthaw. Kung ang frequency parehas sa SRF, ang inductive reactance ug capacitive reactance kanselahon, ug ang katumbas nga reactance zero. Niini nga panahon, ang impedance sa inductor katumbas sa iron loss resistance sa serye nga adunay winding resistance, ug ang iron loss resistance mas dako kay sa winding resistance, mao nga Ang impedance sa SRF halos katumbas sa iron loss resistance. Ang pagkuha sa usa ka ubos nga boltahe nga inductor ingon usa ka pananglitan, ang resistensya sa pagkawala sa puthaw niini mga 20kΩ. Kung ang epektibo nga boltahe sa kantidad sa duha ka tumoy sa inductor gibanabana nga 5V, ang pagkawala sa puthaw niini mga 1.25mW, nga nagpakita usab nga kung labi ka dako ang resistensya sa pagkawala sa puthaw, labi ka maayo.

7. Estruktura sa taming

Ang istruktura sa pagputos sa mga ferrite inductors naglakip sa non-shielded, semi-shielded nga adunay magnetic glue, ug shielded, ug adunay daghang hangin nga gintang sa bisan hain niini. Dayag nga, ang gintang sa hangin adunay magnetic leakage, ug sa pinakagrabe nga kaso, kini makabalda sa naglibot nga gagmay nga mga sirkito sa signal, o kung adunay usa ka magnetic nga materyal sa duol, ang inductance niini usab mausab. Ang laing istruktura sa pagputos mao ang usa ka stamped iron powder inductor. Tungod kay walay gintang sa sulod sa inductor ug ang winding structure lig-on, ang problema sa magnetic field dissipation gamay ra. Ang Figure 10 mao ang paggamit sa FFT function sa RTO 1004 oscilloscope aron sukdon ang kadako sa leakage magnetic field sa 3mm sa ibabaw ug sa kilid sa stamped inductor. Table 4 naglista sa pagtandi sa leakage magnetic field sa lain-laing mga package istruktura inductors. Makita nga ang mga non-shielded inductors adunay labing seryoso nga magnetic leakage; Ang mga stamped inductors adunay pinakagamay nga magnetic leakage, nga nagpakita sa pinakamaayo nga magnetic shielding effect. . Ang kalainan sa kadako sa leakage magnetic field sa mga inductors niining duha ka mga istruktura mao ang mahitungod sa 14dB, nga hapit 5 ka beses.

10

Figure 10. Ang magnitude sa leakage magnetic field nga gisukod sa 3mm sa ibabaw ug sa kilid sa stamped inductor

(4)

Talaan 4. Pagtandi sa leakage magnetic field sa lain-laing mga package istruktura inductors

8. pagdugtong

Sa pipila ka mga aplikasyon, usahay adunay daghang mga set sa DC converters sa PCB, nga sagad gihan-ay sunod sa usag usa, ug ang ilang katugbang nga mga inductors gihan-ay usab sunod sa usag usa. Kung mogamit ka ug usa ka non-shielded o semi-shielded type nga adunay magnetic glue Ang mga inductors mahimong idugtong sa usag usa aron maporma ang EMI interference. Busa, kung ibutang ang inductor, girekomenda nga markahan una ang polarity sa inductor, ug ikonektar ang pagsugod ug paliko nga punto sa kinasuloran nga layer sa inductor sa switching boltahe sa converter, sama sa VSW sa usa ka buck converter, nga mao ang naglihok nga punto. Ang outlet terminal konektado sa output capacitor, nga mao ang static nga punto; ang copper wire winding busa nagporma sa usa ka matang sa electric field shielding. Sa paghan-ay sa mga kable sa multiplexer, ang pag-ayo sa polarity sa inductance makatabang sa pag-ayo sa kadako sa mutual inductance ug paglikay sa pipila nga wala damha nga mga problema sa EMI.

Aplikasyon:

Gihisgutan sa miaging kapitulo ang kinauyokan nga materyal, istruktura sa pakete, ug hinungdanon nga mga kinaiya sa elektrikal sa inductor. Kini nga kapitulo magpatin-aw kon unsaon pagpili sa angay nga inductance nga bili sa buck converter ug ang mga konsiderasyon sa pagpili sa usa ka komersyal nga magamit nga inductor.

Sama sa gipakita sa equation (5), ang inductor value ug ang switching frequency sa converter makaapekto sa inductor ripple current (ΔiL). Ang inductor ripple current moagos pinaagi sa output capacitor ug makaapekto sa ripple current sa output capacitor. Busa, kini makaapekto sa pagpili sa output capacitor ug dugang nga makaapekto sa ripple gidak-on sa output boltahe. Dugang pa, ang kantidad sa inductance ug ang kantidad sa kapasidad sa output makaapekto usab sa disenyo sa feedback sa sistema ug ang dinamikong tubag sa karga. Ang pagpili sa usa ka mas dako nga inductance nga bili adunay dili kaayo kasamtangan nga stress sa kapasitor, ug kini usab mapuslanon sa pagpakunhod sa output boltahe ripple ug makatipig sa dugang nga enerhiya. Bisan pa, ang usa ka mas dako nga kantidad sa inductance nagpakita sa usa ka mas dako nga gidaghanon, nga mao, usa ka mas taas nga gasto. Busa, sa diha nga ang pagdesinyo sa converter, ang disenyo sa inductance bili importante kaayo.

(5)

Makita gikan sa pormula (5) nga kung ang gintang tali sa input boltahe ug sa output boltahe mas dako, ang inductor ripple current mahimong mas dako, nga mao ang pinakagrabe nga kahimtang sa disenyo sa inductor. Inubanan sa uban nga inductive analysis, ang inductance design point sa step-down converter kinahanglan kasagarang pilion ubos sa mga kondisyon sa maximum input voltage ug full load.

Sa pagdesinyo sa bili sa inductance, gikinahanglan ang paghimo sa usa ka trade-off tali sa inductor ripple current ug sa inductor size, ug ang ripple current factor (ripple current factor; γ) gihubit dinhi, sama sa pormula (6).

（6）

Ang pag-ilis sa pormula (6) ngadto sa pormula (5), ang bili sa inductance mahimong ipahayag isip pormula (7).

(7)

Sumala sa pormula (7), kung ang kalainan tali sa input ug output boltahe mas dako, ang γ nga kantidad mahimong mapili nga mas dako; sa sukwahi, kon ang input ug output boltahe mas duol, ang γ bili disenyo kinahanglan nga mas gamay. Aron makapili tali sa inductor ripple karon ug sa gidak-on, sumala sa tradisyonal nga kasinatian sa disenyo nga bili, ang γ kasagaran 0.2 ngadto sa 0.5. Ang mosunod mao ang pagkuha sa RT7276 isip usa ka panig-ingnan sa pag-ilustrar sa kalkulasyon sa inductance ug sa pagpili sa komersyal nga anaa inductors.

Pananglitan sa disenyo: Gidisenyo nga adunay RT7276 nga abante nga kanunay nga on-time (Advanced Constant On-Time; ACOTTM) kadungan nga pagtul-id nga step-down converter, ang frequency sa pagbalhin niini mao ang 700 kHz, ang input voltage mao ang 4.5V ngadto sa 18V, ug ang output voltage mao ang 1.05V . Ang bug-os nga load kasamtangan mao ang 3A. Sama sa gihisgutan sa ibabaw, ang bili sa inductance kinahanglan nga gidisenyo ubos sa mga kondisyon sa maximum input boltahe sa 18V ug ang bug-os nga load sa 3A, ang bili sa γ gikuha ingon nga 0.35, ug ang labaw sa bili gipuli sa equation (7), ang inductance bili kay

Paggamit usa ka inductor nga adunay naandan nga nominal inductance nga kantidad nga 1.5 µH. Ipuli ang pormula (5) aron makalkulo ang inductor ripple current sama sa mosunod.

Busa, ang peak nga kasamtangan sa inductor mao

Ug ang epektibo nga bili sa inductor kasamtangan (IRMS) mao

Tungod kay ang inductor ripple component gamay ra, ang epektibo nga bili sa inductor kasamtangan mao ang nag-una sa DC component, ug kini nga epektibo nga bili gigamit ingon nga basehan sa pagpili sa inductor rated kasamtangan nga IDC. Uban sa 80% nga derating (derating) nga disenyo, ang mga kinahanglanon sa inductance mao ang:

L = 1.5 µH (100 kHz), IDC = 3.77 A, ISAT = 4.34 A

Gilista sa Talaan 5 ang mga magamit nga induktor sa lainlaing serye sa TDK, parehas sa gidak-on apan lahi sa istruktura sa pakete. Makita gikan sa lamesa nga ang saturation nga kasamtangan ug ang rated nga kasamtangan sa stamped inductor (SPM6530T-1R5M) dako, ug ang thermal resistance gamay ug ang kainit nga pagkawagtang maayo. Dugang pa, sumala sa diskusyon sa miaging kapitulo, ang kinauyokan nga materyal sa giselyohang inductor mao ang iron powder core, mao nga kini itandi sa ferrite core sa semi-shielded (VLS6045EX-1R5N) ug shielded (SLF7055T-1R5N) inductors nga adunay magnetic glue. , Adunay maayo nga DC bias nga mga kinaiya. Gipakita sa Figure 11 ang kahusayan nga pagtandi sa lainlaing mga inductors nga gipadapat sa RT7276 nga abante nga kanunay nga on-time nga kadungan nga pagtul-id nga lakang-down converter. Gipakita sa mga resulta nga ang kalainan sa kahusayan tali sa tulo dili hinungdanon. Kung imong gikonsiderar ang pagkawala sa kainit, mga kinaiya sa DC bias ug mga isyu sa pagwagtang sa magnetic field, girekomenda nga gamiton ang SPM6530T-1R5M inductors.

（5）

Talaan 5. Pagtandi sa mga inductance sa lain-laing mga serye sa TDK

11

Figure 11. Pagtandi sa converter efficiency sa lain-laing mga inductors

Kung gipili nimo ang parehas nga istruktura sa pakete ug kantidad sa inductance, apan mas gamay nga mga inductors nga gidak-on, sama sa SPM4015T-1R5M (4.4 × 4.1 × 1.5mm), bisan kung gamay ang gidak-on niini, apan ang resistensya sa DC RDC (44.5mΩ) ug pagbatok sa thermal ΘTH ( 51˚C) /W) Mas dako. Alang sa mga converter sa parehas nga mga detalye, ang epektibo nga kantidad sa karon nga gitugotan sa inductor parehas usab. Dayag nga, ang DC nga pagsukol makapakunhod sa kahusayan sa ilawom sa bug-at nga karga. Dugang pa, ang usa ka dako nga resistensya sa kainit nagpasabut nga dili maayo nga pagwagtang sa kainit. Busa, sa diha nga ang pagpili sa usa ka inductor, dili lamang kinahanglan nga tagdon ang mga benepisyo sa pagkunhod sa gidak-on, apan usab sa pagtimbang-timbang sa iyang kaubang mga kakulangan.

Sa konklusyon

Ang inductance usa sa kasagarang gigamit nga passive nga mga sangkap sa pagbalhin sa mga power converter, nga magamit alang sa pagtipig sa enerhiya ug pagsala. Bisan pa, sa laraw sa sirkito, dili lamang ang kantidad sa inductance ang kinahanglan hatagan pagtagad, apan ang uban pang mga parameter lakip ang pagsukol sa AC ug kantidad sa Q, kasamtangan nga pagtugot, iron core saturation, ug istruktura sa pakete, ug uban pa, tanan nga mga parameter nga kinahanglan. ikonsiderar sa pagpili sa usa ka inductor. . Kini nga mga parameter sagad nga may kalabutan sa kinauyokan nga materyal, proseso sa paghimo, ug ang gidak-on ug gasto. Busa, kini nga artikulo nagpaila sa mga kinaiya sa lain-laing mga iron core materyales ug sa unsa nga paagi sa pagpili sa usa ka angay nga inductance ingon nga usa ka pakisayran alang sa power supply design.