newyddion

Crynodeb

Mae anwythyddion yn gydrannau pwysig iawn wrth newid trawsnewidyddion, megis storio ynni a hidlwyr pŵer. Mae yna lawer o fathau o anwythyddion, megis ar gyfer gwahanol geisiadau (o amledd isel i amledd uchel), neu ddeunyddiau craidd gwahanol sy'n effeithio ar nodweddion yr inductor, ac ati. Mae anwythyddion a ddefnyddir wrth newid trawsnewidyddion yn gydrannau magnetig amledd uchel. Fodd bynnag, oherwydd amrywiol ffactorau megis deunyddiau, amodau gweithredu (fel foltedd a cherrynt), a thymheredd amgylchynol, mae'r nodweddion a'r damcaniaethau a gyflwynir yn dra gwahanol. Felly, yn y dyluniad cylched, yn ychwanegol at baramedr sylfaenol y gwerth anwythiad, mae'n rhaid dal i ystyried y berthynas rhwng rhwystriant yr inductor a'r gwrthiant AC ac amlder, y golled graidd a'r dirlawnder nodweddion cyfredol, ac ati. Bydd yr erthygl hon yn cyflwyno nifer o ddeunyddiau craidd anwythydd pwysig a'u nodweddion, a hefyd yn arwain peirianwyr pŵer i ddewis anwythyddion safonol sydd ar gael yn fasnachol.

Rhagymadrodd

Mae inductor yn gydran anwythiad electromagnetig, sy'n cael ei ffurfio trwy weindio nifer benodol o goiliau (coil) ar bobbin neu graidd gyda gwifren wedi'i inswleiddio. Gelwir y coil hwn yn coil inductance neu Inductor. Yn ôl egwyddor anwythiad electromagnetig, pan fydd y coil a'r maes magnetig yn symud yn gymharol â'i gilydd, neu pan fydd y coil yn cynhyrchu maes magnetig eiledol trwy gerrynt eiledol, bydd foltedd anwythol yn cael ei gynhyrchu i wrthsefyll newid y maes magnetig gwreiddiol, a gelwir y nodwedd hon o attal y cyfnewidiad presennol yn anwythiad.

Mae fformiwla gwerth inductance fel fformiwla (1), sy'n gymesur â'r athreiddedd magnetig, mae sgwâr y troellog yn troi N, a'r gylched magnetig cyfatebol arwynebedd trawsdoriadol Ae, ac mae'n gymesur wrthdro â hyd cylched magnetig cyfatebol le . Mae yna lawer o fathau o anwythiad, pob un yn addas ar gyfer gwahanol geisiadau; mae'r anwythiad yn gysylltiedig â siâp, maint, dull dirwyn i ben, nifer y troeon, a'r math o ddeunydd magnetig canolraddol.

(1)

Yn dibynnu ar siâp y craidd haearn, mae'r inductance yn cynnwys toroidal, craidd E a drwm; o ran deunydd craidd haearn, mae craidd ceramig yn bennaf a dau fath magnetig meddal. Maent yn bowdr ferrite a metelaidd. Yn dibynnu ar y strwythur neu'r dull pecynnu, mae clwyf gwifren, aml-haen, a mowldio, ac mae'r clwyf gwifren wedi'i amddiffyn heb ei amddiffyn a hanner y glud magnetig Wedi'i gysgodi (lled-darian) a'i gysgodi (wedi'i warchod), ac ati.

Mae'r anwythydd yn gweithredu fel cylched byr mewn cerrynt uniongyrchol, ac yn cyflwyno rhwystriant uchel i gerrynt eiledol. Mae'r defnyddiau sylfaenol mewn cylchedau yn cynnwys tagu, hidlo, tiwnio a storio ynni. Wrth gymhwyso'r trawsnewidydd newid, yr anwythydd yw'r elfen storio ynni bwysicaf, ac mae'n ffurfio hidlydd pas isel gyda'r cynhwysydd allbwn i leihau'r crychdonni foltedd allbwn, felly mae hefyd yn chwarae rhan bwysig yn y swyddogaeth hidlo.

Bydd yr erthygl hon yn cyflwyno gwahanol ddeunyddiau craidd anwythyddion a'u nodweddion, yn ogystal â rhai o nodweddion trydanol anwythyddion, fel cyfeiriad gwerthuso pwysig ar gyfer dewis anwythyddion wrth ddylunio cylchedau. Yn yr enghraifft cais, cyflwynir sut i gyfrifo'r gwerth anwythiad a sut i ddewis anwythydd safonol sydd ar gael yn fasnachol trwy enghreifftiau ymarferol.

Math o ddeunydd craidd

Mae anwythyddion a ddefnyddir wrth newid trawsnewidyddion yn gydrannau magnetig amledd uchel. Mae'r deunydd craidd yn y canol yn effeithio fwyaf ar nodweddion yr inductor, megis rhwystriant ac amlder, gwerth anwythiad ac amlder, neu nodweddion dirlawnder craidd. Bydd y canlynol yn cyflwyno cymhariaeth nifer o ddeunyddiau craidd haearn cyffredin a'u nodweddion dirlawnder fel cyfeiriad pwysig ar gyfer dewis anwythyddion pŵer:

1. craidd ceramig

Craidd ceramig yw un o'r deunyddiau anwythiad cyffredin. Fe'i defnyddir yn bennaf i ddarparu'r strwythur ategol a ddefnyddir wrth ddirwyn y coil. Fe'i gelwir hefyd yn “anwythydd craidd aer”. Oherwydd bod y craidd haearn a ddefnyddir yn ddeunydd anfagnetig gyda chyfernod tymheredd isel iawn, mae'r gwerth anwythiad yn sefydlog iawn yn yr ystod tymheredd gweithredu. Fodd bynnag, oherwydd y deunydd anfagnetig fel y cyfrwng, mae'r anwythiad yn isel iawn, nad yw'n addas iawn ar gyfer cymhwyso trawsnewidyddion pŵer.

2. Ferrite

Mae'r craidd ferrite a ddefnyddir mewn anwythyddion amledd uchel cyffredinol yn gyfansoddyn ferrite sy'n cynnwys sinc nicel (NiZn) neu sinc manganîs (MnZn), sy'n ddeunydd ferromagnetig magnetig meddal gyda gorfodaeth isel. Mae Ffigur 1 yn dangos cromlin hysteresis (dolen BH) craidd magnetig cyffredinol. Gelwir y grym gorfodol HC o ddeunydd magnetig hefyd yn rym gorfodol, sy'n golygu pan fydd y deunydd magnetig wedi'i magneti i dirlawnder magnetig, mae ei magnetization (magnetization) yn cael ei leihau i sero Y cryfder maes magnetig gofynnol ar y pryd. Mae coercivity is yn golygu ymwrthedd is i demagnetization a hefyd yn golygu colli hysteresis is.

Mae gan ferrites manganîs-sinc a nicel-sinc athreiddedd cymharol uchel (μr), tua 1500-15000 a 100-1000, yn y drefn honno. Mae eu athreiddedd magnetig uchel yn gwneud y craidd haearn yn uwch mewn cyfaint penodol. Yr anwythiad. Fodd bynnag, yr anfantais yw bod ei gerrynt dirlawnder goddefadwy yn isel, ac unwaith y bydd y craidd haearn yn dirlawn, bydd y athreiddedd magnetig yn gostwng yn sydyn. Cyfeiriwch at Ffigur 4 am y duedd ostyngol o athreiddedd magnetig creiddiau haearn ferrite a phowdr pan fydd y craidd haearn yn dirlawn. Cymhariaeth. Pan gaiff ei ddefnyddio mewn anwythyddion pŵer, bydd bwlch aer yn cael ei adael yn y brif gylched magnetig, a all leihau athreiddedd, osgoi dirlawnder a storio mwy o egni; pan fydd y bwlch aer yn cael ei gynnwys, gall y athreiddedd cymharol cyfatebol fod tua 20- Rhwng 200. Gan y gall gwrthedd uchel y deunydd ei hun leihau'r golled a achosir gan gerrynt eddy, mae'r golled yn is ar amleddau uchel, ac mae'n fwy addas ar gyfer trawsnewidyddion amledd uchel, anwythyddion hidlo EMI ac anwythyddion storio ynni trawsnewidyddion pŵer. O ran amlder gweithredu, mae ferrite nicel-sinc yn addas i'w ddefnyddio (> 1 MHz), tra bod ferrite manganîs-sinc yn addas ar gyfer bandiau amledd is (<2 MHz).

1

Ffigur 1. Cromlin hysteresis y craidd magnetig (BR: remanence; BSAT: dwysedd fflwcs magnetig dirlawnder)

3. craidd haearn powdr

Mae creiddiau haearn powdr hefyd yn ddeunyddiau ferromagnetig meddal-magnetig. Fe'u gwneir o aloion powdr haearn o wahanol ddeunyddiau neu bowdr haearn yn unig. Mae'r fformiwla yn cynnwys deunyddiau anfagnetig gyda meintiau gronynnau gwahanol, felly mae'r gromlin dirlawnder yn gymharol ysgafn. Mae'r craidd haearn powdr yn toroidal yn bennaf. Mae Ffigur 2 yn dangos y craidd haearn powdr a'i olwg trawsdoriadol.

Mae creiddiau haearn powdr cyffredin yn cynnwys aloi haearn-nicel-molybdenwm (MPP), sendust (Sendust), aloi haearn-nicel (fflwcs uchel) a chraidd powdr haearn (powdr haearn). Oherwydd y gwahanol gydrannau, mae ei nodweddion a'i brisiau hefyd yn wahanol, sy'n effeithio ar y dewis o anwythyddion. Bydd y canlynol yn cyflwyno'r mathau craidd a grybwyllwyd uchod ac yn cymharu eu nodweddion:

A. Aloi haearn-nicel-molybdenwm (MPP)

Talfyrir aloi Fe-Ni-Mo fel MPP, sef y talfyriad o bowdr molypermalloy. Mae'r athreiddedd cymharol tua 14-500, ac mae'r dwysedd fflwcs magnetig dirlawnder tua 7500 Gauss (Gauss), sy'n uwch na dwysedd fflwcs magnetig dirlawnder ferrite (tua 4000-5000 Gauss). Llawer allan. Mae gan MPP y golled haearn leiaf ac mae ganddo'r sefydlogrwydd tymheredd gorau ymhlith creiddiau haearn powdr. Pan fydd y cerrynt DC allanol yn cyrraedd y cerrynt dirlawnder ISAT, mae'r gwerth anwythiad yn gostwng yn araf heb wanhad sydyn. Mae gan MPP berfformiad gwell ond cost uwch, ac fe'i defnyddir fel arfer fel inductor pŵer a hidlo EMI ar gyfer trawsnewidwyr pŵer.

B. Sendust

Mae'r craidd haearn aloi haearn-silicon-alwminiwm yn graidd haearn aloi sy'n cynnwys haearn, silicon, ac alwminiwm, gyda athreiddedd magnetig cymharol o tua 26 i 125. Mae'r golled haearn rhwng y craidd powdr haearn a MPP ac aloi haearn-nicel . Mae dwysedd fflwcs magnetig dirlawnder yn uwch na MPP, tua 10500 Gauss. Mae sefydlogrwydd tymheredd a dirlawnder nodweddion cyfredol ychydig yn israddol i MPP ac aloi haearn-nicel, ond yn well na chraidd powdr haearn a chraidd ferrite, ac mae'r gost gymharol yn rhatach na MPP ac aloi haearn-nicel. Fe'i defnyddir yn bennaf mewn hidlo EMI, cylchedau cywiro ffactor pŵer (PFC) ac anwythyddion pŵer newid trawsnewidyddion pŵer.

C. Aloi haearn-nicel (fflwcs uchel)

Mae'r craidd aloi haearn-nicel wedi'i wneud o haearn a nicel. Mae'r athreiddedd magnetig cymharol tua 14-200. Mae'r golled haearn a sefydlogrwydd tymheredd rhwng MPP ac aloi haearn-silicon-alwminiwm. Mae gan y craidd aloi haearn-nicel y dwysedd fflwcs magnetig dirlawnder uchaf, tua 15,000 o Gauss, a gall wrthsefyll ceryntau gogwydd DC uwch, ac mae ei nodweddion gogwydd DC hefyd yn well. Cwmpas y cais: Cywiro ffactor pŵer gweithredol, anwythiad storio ynni, anwythiad hidlo, trawsnewidydd amledd uchel y trawsnewidydd flyback, ac ati.

D. Powdr haearn

Mae'r craidd powdr haearn wedi'i wneud o ronynnau powdr haearn purdeb uchel gyda gronynnau bach iawn sy'n cael eu hinswleiddio oddi wrth ei gilydd. Mae'r broses weithgynhyrchu yn golygu bod ganddo fwlch aer gwasgaredig. Yn ychwanegol at y siâp cylch, mae gan y siapiau craidd powdr haearn cyffredin hefyd fathau E-math a stampio. Mae athreiddedd magnetig cymharol y craidd powdr haearn tua 10 i 75, ac mae dwysedd fflwcs magnetig dirlawnder uchel tua 15000 Gauss. Ymhlith y creiddiau haearn powdr, y craidd haearn powdr sydd â'r golled haearn uchaf ond y gost isaf.

Mae Ffigur 3 yn dangos cromliniau BH o PC47 manganîs-sinc ferrite a weithgynhyrchir gan TDK a creiddiau haearn powdr -52 a -2 a weithgynhyrchir gan MICROMETALS; mae athreiddedd magnetig cymharol ferrite manganîs-sinc yn llawer uwch na creiddiau haearn powdr ac mae'n dirlawn Mae'r dwysedd fflwcs magnetig hefyd yn wahanol iawn, mae'r ferrite tua 5000 Gauss ac mae'r craidd powdr haearn yn fwy na 10000 Gauss.

3

Ffigur 3. Cromlin BH o ferrite manganîs-sinc a creiddiau powdr haearn o wahanol ddeunyddiau

I grynhoi, mae nodweddion dirlawnder y craidd haearn yn wahanol; unwaith y rhagorir ar y cerrynt dirlawnder, bydd athreiddedd magnetig y craidd ferrite yn gostwng yn sydyn, tra gall y craidd powdr haearn ostwng yn araf. Mae Ffigur 4 yn dangos nodweddion gostyngiad athreiddedd magnetig craidd haearn powdr gyda'r un athreiddedd magnetig a ferrite gyda bwlch aer o dan wahanol gryfderau maes magnetig. Mae hyn hefyd yn esbonio anwythiad y craidd ferrite, oherwydd bod y athreiddedd yn gostwng yn sydyn pan fydd y craidd yn dirlawn, fel y gwelir o hafaliad (1), mae hefyd yn achosi i'r anwythiad ostwng yn sydyn; tra bod y craidd powdr gyda bwlch aer dosbarthedig, y athreiddedd magnetig Mae'r gyfradd yn gostwng yn araf pan fydd y craidd haearn yn dirlawn, felly mae'r inductance yn gostwng yn fwy ysgafn, hynny yw, mae ganddi nodweddion gogwydd DC gwell. Wrth gymhwyso trawsnewidyddion pŵer, mae'r nodwedd hon yn bwysig iawn; os nad yw nodwedd dirlawnder araf yr anwythydd yn dda, mae'r cerrynt inductor yn codi i'r cerrynt dirlawnder, a bydd y gostyngiad sydyn mewn anwythiad yn achosi i straen cyfredol y grisial newid godi'n sydyn, sy'n hawdd achosi difrod.

4

Ffigur 4. nodweddion gostyngiad athreiddedd magnetig craidd haearn powdr a craidd haearn ferrite gyda bwlch aer o dan gryfder maes magnetig gwahanol.

Nodweddion trydanol inductor a strwythur pecyn

Wrth ddylunio trawsnewidydd newid a dewis anwythydd, mae'r gwerth anwythiant L, rhwystriant Z, ymwrthedd AC gwerth ACR a Q (ffactor ansawdd), cyfradd gyfredol IDC ac ISAT, a cholled craidd (colled craidd) a nodweddion trydanol pwysig eraill i gyd yn Rhaid cael ei ystyried. Yn ogystal, bydd strwythur pecynnu yr anwythydd yn effeithio ar faint y gollyngiad magnetig, sydd yn ei dro yn effeithio ar EMI. Bydd y canlynol yn trafod y nodweddion uchod ar wahân fel ystyriaethau ar gyfer dewis anwythyddion.

1. inductance gwerth (L)

Gwerth inductance inductor yw'r paramedr sylfaenol pwysicaf mewn dylunio cylched, ond rhaid gwirio a yw'r gwerth anwythiad yn sefydlog ar yr amlder gweithredu. Mae gwerth enwol yr anwythiad fel arfer yn cael ei fesur ar 100 kHz neu 1 MHz heb ragfarn DC allanol. Ac er mwyn sicrhau'r posibilrwydd o gynhyrchu màs awtomataidd, goddefgarwch yr anwythydd fel arfer yw ±20% (M) a ±30% (N). Ffigur 5 yw'r graff nodwedd amledd anwythiad o anwythydd Taiyo Yuden NR4018T220M wedi'i fesur â mesurydd LCR Wayne Kerr. Fel y dangosir yn y ffigur, mae'r gromlin gwerth inductance yn gymharol wastad cyn 5 MHz, a gellir bron yn ystyried y gwerth inductance yn gyson. Yn y band amledd uchel oherwydd y cyseiniant a gynhyrchir gan y cynhwysedd parasitig a'r anwythiad, bydd y gwerth anwythiad yn cynyddu. Gelwir yr amledd cyseiniant hwn yn amledd hunan-gyseiniol (SRF), sydd fel arfer angen bod yn llawer uwch na'r amledd gweithredu.

5

Ffigur 5, diagram mesur nodwedd anwythiad-amledd Taiyo Yuden NR4018T220M

2. rhwystriant (Z)

Fel y dangosir yn Ffigur 6, gellir gweld y diagram rhwystriant hefyd o berfformiad yr anwythiad ar amleddau gwahanol. Mae rhwystriant yr anwythydd bron yn gymesur â'r amledd (Z = 2πfL), felly po uchaf yw'r amledd, bydd yr adweithedd yn llawer mwy na'r gwrthiant AC, felly mae'r rhwystriant yn ymddwyn fel anwythiad pur (cyfnod yw 90˚). Ar amleddau uchel, oherwydd yr effaith cynhwysedd parasitig, gellir gweld pwynt amlder hunan-gyseiniol y rhwystriant. Ar ôl y pwynt hwn, mae'r rhwystriant yn disgyn ac yn dod yn gapacitive, ac mae'r cyfnod yn newid yn raddol i -90 ˚.

6

3. gwerth Q a gwrthiant AC (ACR)

Gwerth Q yn y diffiniad o inductance yw'r gymhareb o adweithedd i ymwrthedd, hynny yw, cymhareb y rhan dychmygol i ran wirioneddol y rhwystriant, fel yn fformiwla (2).

(2)

Lle XL yw adweithedd yr anwythydd, ac RL yw gwrthiant AC yr anwythydd.

Yn yr ystod amledd isel, mae'r gwrthiant AC yn fwy na'r adweithedd a achosir gan yr anwythiad, felly mae ei werth Q yn isel iawn; wrth i'r amlder gynyddu, mae'r adweithedd (tua 2πfL) yn dod yn fwy ac yn fwy, hyd yn oed os yw'r ymwrthedd oherwydd effaith croen (effaith croen) ac effaith agosrwydd (agosrwydd) Mae'r effaith yn dod yn fwy ac yn fwy, ac mae'r gwerth Q yn dal i gynyddu gydag amlder ; wrth agosáu at SRF, mae'r adweithedd anwythol yn cael ei wrthbwyso'n raddol gan yr adweithedd capacitive, ac mae'r gwerth Q yn dod yn llai yn raddol; pan fydd y SRF yn dod yn sero, oherwydd bod yr adweithedd anwythol a'r adweithedd capacitive yr un peth yn llwyr Diflannu. Mae Ffigur 7 yn dangos y berthynas rhwng gwerth Q ac amlder NR4018T220M, ac mae'r berthynas ar ffurf cloch gwrthdro.

7

Ffigur 7. Y berthynas rhwng gwerth Q ac amlder inductor Taiyo Yuden NR4018T220M

Yn y band amledd cais o inductance, po uchaf y gwerth Q, y gorau; mae'n golygu bod ei adweithedd yn llawer mwy na'r gwrthiant AC. A siarad yn gyffredinol, mae'r gwerth Q gorau yn uwch na 40, sy'n golygu bod ansawdd yr anwythydd yn dda. Fodd bynnag, yn gyffredinol wrth i'r gogwydd DC gynyddu, bydd y gwerth anwythiad yn gostwng a bydd y gwerth Q hefyd yn gostwng. Os defnyddir gwifren enameled fflat neu wifren enameled aml-linyn, gellir lleihau effaith y croen, hynny yw, ymwrthedd AC, a gellir cynyddu gwerth Q yr anwythydd hefyd.

Mae ymwrthedd DC DCR yn cael ei ystyried yn gyffredinol fel gwrthiant DC y wifren gopr, a gellir cyfrifo'r gwrthiant yn ôl diamedr a hyd y wifren. Fodd bynnag, bydd y rhan fwyaf o'r anwythyddion SMD cyfredol isel yn defnyddio weldio ultrasonic i wneud dalen gopr y SMD yn y derfynell weindio. Fodd bynnag, oherwydd nad yw'r wifren gopr yn hir ac nad yw'r gwerth gwrthiant yn uchel, mae'r gwrthiant weldio yn aml yn cyfrif am gyfran sylweddol o'r gwrthiant DC cyffredinol. Gan gymryd anwythydd SMD clwyf gwifren TDK CLF6045NIT-1R5N fel enghraifft, y gwrthiant DC wedi'i fesur yw 14.6mΩ, a'r gwrthiant DC a gyfrifir yn seiliedig ar ddiamedr a hyd y wifren yw 12.1mΩ. Mae'r canlyniadau'n dangos bod y gwrthiant weldio hwn yn cyfrif am tua 17% o'r gwrthiant DC cyffredinol.

Mae ymwrthedd AC ACR effaith croen ac effaith agosrwydd, a fydd yn achosi ACR i gynyddu gydag amlder; wrth gymhwyso anwythiad cyffredinol, oherwydd bod y gydran AC yn llawer is na'r gydran DC, nid yw'r dylanwad a achosir gan ACR yn amlwg; ond ar lwyth ysgafn, Oherwydd bod y gydran DC yn cael ei leihau, ni ellir anwybyddu'r golled a achosir gan ACR. Mae effaith y croen yn golygu, o dan amodau AC, bod y dosbarthiad presennol y tu mewn i'r dargludydd yn anwastad ac wedi'i ganolbwyntio ar wyneb y wifren, gan arwain at ostyngiad yn yr ardal drawsdoriadol gwifren gyfatebol, sydd yn ei dro yn cynyddu ymwrthedd cyfatebol y wifren â amlder. Yn ogystal, mewn weindio gwifren, bydd gwifrau cyfagos yn achosi adio a thynnu meysydd magnetig oherwydd y cerrynt, fel bod y cerrynt wedi'i ganoli ar yr wyneb ger y wifren (neu'r wyneb pellaf, yn dibynnu ar gyfeiriad y cerrynt). ), sydd hefyd yn achosi rhyng-gipio gwifren cyfatebol. Y ffenomen y mae'r ardal yn lleihau a'r gwrthiant cyfatebol yn cynyddu yw'r effaith agosrwydd fel y'i gelwir; yn y cais inductance o dirwyn i ben multilayer, yr effaith agosrwydd yn hyd yn oed yn fwy amlwg.

8

Mae Ffigur 8 yn dangos y berthynas rhwng ymwrthedd AC ac amlder yr anwythydd SMD clwyf gwifren NR4018T220M. Ar amlder o 1kHz, mae'r gwrthiant tua 360mΩ; ar 100kHz, mae'r gwrthiant yn codi i 775mΩ; ar 10MHz, mae'r gwerth gwrthiant yn agos at 160Ω. Wrth amcangyfrif y golled copr, rhaid i'r cyfrifiad ystyried yr ACR a achosir gan y croen ac effeithiau agosrwydd, a'i addasu i fformiwla (3).

4. Cerrynt dirlawnder (ISAT)

Yn gyffredinol, cerrynt dirlawnder ISAT yw'r cerrynt gogwydd a nodir pan fydd y gwerth anwythiad yn cael ei wanhau fel 10%, 30%, neu 40%. Ar gyfer ferrite aer-bwlch, oherwydd bod ei nodwedd cerrynt dirlawnder yn gyflym iawn, nid oes llawer o wahaniaeth rhwng 10% a 40%. Cyfeiriwch at Ffigur 4. Fodd bynnag, os yw'n graidd powdr haearn (fel inductor wedi'i stampio), mae'r gromlin dirlawnder yn gymharol ysgafn, fel y dangosir yn Ffigur 9, mae'r tueddiad presennol ar 10% neu 40% o'r gwanhad anwythiad yn llawer yn wahanol, felly bydd y gwerth cerrynt dirlawnder yn cael ei drafod ar wahân ar gyfer y ddau fath o greiddiau haearn fel a ganlyn.

Ar gyfer ferrite bwlch aer, mae'n rhesymol defnyddio ISAT fel terfyn uchaf uchafswm cerrynt anwythydd ar gyfer cymwysiadau cylched. Fodd bynnag, os yw'n graidd powdr haearn, oherwydd y nodwedd dirlawnder araf, ni fydd unrhyw broblem hyd yn oed os yw cerrynt uchaf y gylched ymgeisio yn fwy na ISAT. Felly, mae'r nodwedd graidd haearn hon yn fwyaf addas ar gyfer newid cymwysiadau trawsnewidydd. O dan lwyth trwm, er bod gwerth inductance yr inductor yn isel, fel y dangosir yn Ffigur 9, mae'r ffactor crychdonni presennol yn uchel, ond mae goddefgarwch presennol y cynhwysydd presennol yn uchel, felly ni fydd yn broblem. O dan lwyth ysgafn, mae gwerth inductance yr inductor yn fwy, sy'n helpu i leihau cerrynt crychdonni'r anwythydd, a thrwy hynny leihau'r golled haearn. Mae Ffigur 9 yn cymharu cromlin gyfredol dirlawnder ferrite clwyf TDK SLF7055T1R5N ac anwythydd craidd powdr haearn wedi'i stampio SPM6530T1R5M o dan yr un gwerth enwol anwythiant.

9

Ffigur 9. Cromlin gyfredol dirlawnder o ferrite clwyf a chraidd powdr haearn wedi'i stampio o dan yr un gwerth enwol o inductance

5. Cerrynt graddedig (IDC)

Y gwerth IDC yw'r bias DC pan fydd tymheredd yr anwythydd yn codi i Tr˚C. Mae'r manylebau hefyd yn nodi ei werth gwrthiant DC RDC ar 20˚C. Yn ôl cyfernod tymheredd y wifren gopr yw tua 3,930 ppm, pan fydd tymheredd Tr yn codi, ei werth gwrthiant yw RDC_Tr = RDC (1 + 0.00393Tr), a'i ddefnydd pŵer yw PCU = I2DCxRDC. Mae'r golled copr hon yn cael ei wasgaru ar wyneb yr anwythydd, a gellir cyfrifo gwrthiant thermol ΘTH yr anwythydd:

(2)

Mae Tabl 2 yn cyfeirio at daflen ddata cyfres TDK VLS6045EX (6.0 × 6.0 × 4.5mm), ac yn cyfrifo'r gwrthiant thermol ar godiad tymheredd o 40˚C. Yn amlwg, ar gyfer anwythyddion o'r un gyfres a maint, mae'r gwrthiant thermol wedi'i gyfrifo bron yr un fath oherwydd yr un ardal afradu gwres arwyneb; mewn geiriau eraill, gellir amcangyfrif IDC cyfredol graddedig gwahanol anwythyddion. Mae gan wahanol gyfresi (pecynnau) o anwythyddion wrthiannau thermol gwahanol. Mae Tabl 3 yn cymharu ymwrthedd thermol anwythyddion cyfres TDK VLS6045EX (lled-darian) a chyfres SPM6530 (wedi'i fowldio). Po fwyaf yw'r gwrthiant thermol, yr uchaf yw'r cynnydd tymheredd a gynhyrchir pan fydd yr anwythiad yn llifo trwy'r cerrynt llwyth; fel arall, yr isaf.

(2)

Tabl 2. Gwrthiant thermol anwythyddion cyfres VLS6045EX ar godiad tymheredd o 40˚C

Gellir gweld o Dabl 3, hyd yn oed os yw maint yr anwythyddion yn debyg, mae ymwrthedd thermol yr anwythyddion wedi'u stampio yn isel, hynny yw, mae'r afradu gwres yn well.

(3)

Tabl 3. Cymhariaeth ymwrthedd thermol gwahanol inductors pecyn.

6. craidd colled

Mae colled craidd, y cyfeirir ato fel colled haearn, yn cael ei achosi'n bennaf gan golled cerrynt eddy a cholled hysteresis. Mae maint y golled gyfredol eddy yn dibynnu'n bennaf ar a yw'r deunydd craidd yn hawdd i'w “gynnal”; os yw'r dargludedd yn uchel, hynny yw, mae'r gwrthedd yn isel, mae'r golled gyfredol eddy yn uchel, ac os yw gwrthedd y ferrite yn uchel, mae'r golled gyfredol eddy yn gymharol isel. Mae colled cerrynt Eddy hefyd yn gysylltiedig ag amlder. Po uchaf yw'r amlder, y mwyaf yw'r golled gyfredol eddy. Felly, bydd y deunydd craidd yn pennu amlder gweithredu cywir y craidd. Yn gyffredinol, gall amlder gweithio craidd powdr haearn gyrraedd 1MHz, a gall amlder gweithio ferrite gyrraedd 10MHz. Os yw'r amlder gweithredu yn fwy na'r amlder hwn, bydd y golled gyfredol eddy yn cynyddu'n gyflym a bydd tymheredd y craidd haearn hefyd yn cynyddu. Fodd bynnag, gyda datblygiad cyflym deunyddiau craidd haearn, dylai creiddiau haearn ag amleddau gweithredu uwch fod o gwmpas y gornel.

Colled haearn arall yw'r golled hysteresis, sy'n gymesur â'r ardal sydd wedi'i hamgáu gan y gromlin hysteresis, sy'n gysylltiedig ag osgled swing cydran AC y presennol; y mwyaf yw'r swing AC, y mwyaf yw'r golled hysteresis.

Yn y gylched gyfatebol o inductor, defnyddir gwrthydd sy'n gysylltiedig ochr yn ochr â'r anwythydd yn aml i fynegi'r golled haearn. Pan fo'r amledd yn hafal i SRF, mae'r adweithedd anwythol a'r adweithedd capacitive yn canslo allan, ac mae'r adweithedd cyfatebol yn sero. Ar yr adeg hon, mae rhwystriant yr anwythydd yn cyfateb i'r ymwrthedd colled haearn mewn cyfres gyda'r gwrthiant dirwyn i ben, ac mae'r ymwrthedd colled haearn yn llawer mwy na'r gwrthiant dirwyn i ben, felly mae'r rhwystriant yn SRF tua'r un faint â'r gwrthiant colled haearn. Gan gymryd inductor foltedd isel fel enghraifft, mae ei wrthwynebiad colli haearn tua 20kΩ. Os amcangyfrifir bod y foltedd gwerth effeithiol ar ddau ben yr anwythydd yn 5V, mae ei golled haearn tua 1.25mW, sydd hefyd yn dangos mai'r mwyaf yw'r ymwrthedd colled haearn, y gorau.

7. Strwythur y darian

Mae strwythur pecynnu inductors ferrite yn cynnwys heb ei gysgodi, wedi'i led-gysgodi â glud magnetig, ac wedi'i gysgodi, ac mae bwlch aer sylweddol yn y naill neu'r llall ohonynt. Yn amlwg, bydd gan y bwlch aer ollyngiadau magnetig, ac yn yr achos gwaethaf, bydd yn ymyrryd â'r cylchedau signal bach cyfagos, neu os oes deunydd magnetig gerllaw, bydd ei anwythiad hefyd yn cael ei newid. Strwythur pecynnu arall yw inductor powdr haearn wedi'i stampio. Gan nad oes bwlch y tu mewn i'r anwythydd a bod y strwythur troellog yn gadarn, mae problem afradu maes magnetig yn gymharol fach. Ffigur 10 yw'r defnydd o swyddogaeth FFT yr osgilosgop RTO 1004 i fesur maint y maes magnetig gollwng yn 3mm uwchben ac ar ochr yr anwythydd stampiedig. Mae Tabl 4 yn rhestru'r gymhariaeth o faes magnetig gollyngiadau gwahanol anwythyddion strwythur pecyn. Gellir gweld bod gan inductors di-shielded y gollyngiadau magnetig mwyaf difrifol; anwythyddion wedi'u stampio sydd â'r gollyngiad magnetig lleiaf, sy'n dangos yr effaith cysgodi magnetig orau. . Mae'r gwahaniaeth ym maint maes magnetig gollyngiadau anwythyddion y ddau strwythur hyn tua 14dB, sydd bron i 5 gwaith.

10

Ffigur 10. Maint y maes magnetig gollyngiadau wedi'i fesur ar 3mm uwchben ac ar ochr yr anwythydd wedi'i stampio

(4)

Tabl 4. Cymhariaeth o faes magnetig gollyngiadau gwahanol inductors strwythur pecyn

8. cyplu

Mewn rhai cymwysiadau, weithiau mae setiau lluosog o drawsnewidwyr DC ar y PCB, sydd fel arfer yn cael eu trefnu wrth ymyl ei gilydd, ac mae eu anwythyddion cyfatebol hefyd yn cael eu trefnu wrth ymyl ei gilydd. Os ydych chi'n defnyddio math heb ei gysgodi neu fath lled-gysgodol gyda glud magnetig Gellir cyplysu anwythyddion â'i gilydd i ffurfio ymyrraeth EMI. Felly, wrth osod yr anwythydd, argymhellir nodi polaredd yr anwythydd yn gyntaf, a chysylltu man cychwyn a throellog haen fewnol yr anwythydd â foltedd newid y trawsnewidydd, fel VSW trawsnewidydd bwc, sef y pwynt symudol. Mae'r derfynell allfa wedi'i chysylltu â'r cynhwysydd allbwn, sef y pwynt statig; mae'r weindio gwifren gopr felly'n ffurfio rhywfaint o gysgodi maes trydan. Yn nhrefniant gwifrau'r amlblecsydd, mae gosod polaredd yr anwythiad yn helpu i drwsio maint yr anwythiad cilyddol ac osgoi rhai problemau EMI annisgwyl.

Ceisiadau:

Trafododd y bennod flaenorol y deunydd craidd, strwythur y pecyn, a nodweddion trydanol pwysig yr anwythydd. Bydd y bennod hon yn egluro sut i ddewis gwerth anwythiad priodol y trawsnewidydd Buck a'r ystyriaethau ar gyfer dewis anwythydd sydd ar gael yn fasnachol.

Fel y dangosir yn hafaliad (5), bydd gwerth anwythydd ac amlder newid y trawsnewidydd yn effeithio ar gerrynt crychdonni anwythydd (ΔiL). Bydd cerrynt crychdonni anwythydd yn llifo drwy'r cynhwysydd allbwn ac yn effeithio ar gerrynt crychdonni'r cynhwysydd allbwn. Felly, bydd yn effeithio ar ddewis y cynhwysydd allbwn ac yn effeithio ymhellach ar faint crychdonni'r foltedd allbwn. Ar ben hynny, bydd y gwerth anwythiad a'r gwerth cynhwysedd allbwn hefyd yn effeithio ar ddyluniad adborth y system ac ymateb deinamig y llwyth. Mae dewis gwerth inductance mwy o faint yn llai o straen cyfredol ar y capacitor, ac mae hefyd yn fuddiol i leihau crychdonni foltedd allbwn a gall storio mwy o ynni. Fodd bynnag, mae gwerth anwythiad mwy yn dynodi cyfaint mwy, hynny yw, cost uwch. Felly, wrth ddylunio'r trawsnewidydd, mae dyluniad y gwerth inductance yn bwysig iawn.

(5)

Gellir gweld o fformiwla (5) pan fydd y bwlch rhwng y foltedd mewnbwn a'r foltedd allbwn yn fwy, bydd cerrynt crychdonni anwythydd yn fwy, sef cyflwr gwaethaf dyluniad yr anwythydd. Ynghyd â dadansoddiad anwythol arall, fel arfer dylid dewis pwynt dylunio anwythiad y trawsnewidydd cam-i-lawr o dan amodau'r foltedd mewnbwn uchaf a'r llwyth llawn.

Wrth ddylunio'r gwerth anwythiant, mae angen gwneud cyfaddawd rhwng cerrynt crychdonni anwythydd a maint yr inductor, a diffinnir y ffactor cerrynt crychdonni (ffactor cerrynt crychdonni; γ) yma, fel yn fformiwla (6).

（6）

Gan roi fformiwla (6) yn fformiwla (5), gellir mynegi'r gwerth anwythiad fel fformiwla (7).

（7）

Yn ôl fformiwla (7), pan fydd y gwahaniaeth rhwng y foltedd mewnbwn ac allbwn yn fwy, gellir dewis y gwerth γ yn fwy; i'r gwrthwyneb, os yw'r foltedd mewnbwn ac allbwn yn agosach, rhaid i'r dyluniad gwerth γ fod yn llai. Er mwyn dewis rhwng y cerrynt crychdonni inductor a'r maint, yn ôl y gwerth profiad dylunio traddodiadol, mae γ fel arfer yn 0.2 i 0.5. Mae'r canlynol yn cymryd RT7276 fel enghraifft i ddangos y cyfrifiad o anwythiad a'r dewis o anwythyddion sydd ar gael yn fasnachol.

Enghraifft ddylunio: Wedi'i ddylunio gyda RT7276 uwch-amser cyson ar-amser (Uwch Cyson Ar-Amser; ACOTTM) trawsnewidydd cam-lawr cywiro cydamserol, ei amlder newid yw 700 kHz, y foltedd mewnbwn yw 4.5V i 18V, a'r foltedd allbwn yw 1.05V . Y cerrynt llwyth llawn yw 3A. Fel y crybwyllwyd uchod, rhaid dylunio'r gwerth anwythiad o dan amodau'r foltedd mewnbwn uchaf o 18V a'r llwyth llawn o 3A, cymerir gwerth γ fel 0.35, ac amnewidir y gwerth uchod yn hafaliad (7), yr anwythiad gwerth yw

Defnyddiwch anwythydd sydd â gwerth anwythiad nominal confensiynol o 1.5 µH. Fformiwla amnewid (5) i gyfrifo cerrynt crychdonni anwythydd fel a ganlyn.

Felly, cerrynt brig yr inductor yw

A gwerth effeithiol y cerrynt inductor (IRMS) yw

Oherwydd bod y gydran crychdonni inductor yn fach, gwerth effeithiol cerrynt anwythydd yw ei gydran DC yn bennaf, a defnyddir y gwerth effeithiol hwn fel sail ar gyfer dewis yr IDC cyfredol sydd â sgôr anwythydd. Gyda dyluniad derating (derating) 80%, y gofynion anwythiad yw:

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

Mae Tabl 5 yn rhestru'r anwythyddion sydd ar gael o wahanol gyfresi o TDK, yn debyg o ran maint ond yn wahanol o ran strwythur pecyn. Gellir gweld o'r tabl bod cerrynt dirlawnder a cherrynt graddedig yr anwythydd wedi'i stampio (SPM6530T-1R5M) yn fawr, ac mae'r gwrthiant thermol yn fach ac mae'r afradu gwres yn dda. Yn ogystal, yn ôl y drafodaeth yn y bennod flaenorol, deunydd craidd yr anwythydd wedi'i stampio yw craidd powdr haearn, felly mae'n cael ei gymharu â chraidd ferrite yr anwythyddion lled-gwarchod (VLS6045EX-1R5N) a cysgodi (SLF7055T-1R5N) gyda glud magnetig. , Mae ganddo nodweddion gogwydd DC da. Mae Ffigur 11 yn dangos cymhariaeth effeithlonrwydd gwahanol anwythyddion a gymhwyswyd i'r trawsnewidydd cam-i-lawr cywiro cydamserol cyson uwch ar amser RT7276. Dengys y canlyniadau nad yw'r gwahaniaeth effeithlonrwydd rhwng y tri yn arwyddocaol. Os ydych chi'n ystyried afradu gwres, nodweddion gogwydd DC a materion afradu maes magnetig, argymhellir defnyddio anwythyddion SPM6530T-1R5M.

（5）

Tabl 5. Cymharu anwythiannau gwahanol gyfresi o TDK

11

Ffigur 11. Cymharu effeithlonrwydd trawsnewidydd â gwahanol anwythyddion

Os dewiswch yr un strwythur pecyn a gwerth anwythiant, ond anwythyddion maint llai, megis SPM4015T-1R5M (4.4 × 4.1 × 1.5mm), er bod ei faint yn fach, ond mae'r gwrthiant DC RDC (44.5mΩ) a gwrthiant thermol ΘTH ( 51˚C) /W) Mwy. Ar gyfer trawsnewidwyr o'r un manylebau, mae gwerth effeithiol y cerrynt a oddefir gan yr anwythydd hefyd yr un peth. Yn amlwg, bydd y gwrthiant DC yn lleihau'r effeithlonrwydd o dan lwyth trwm. Yn ogystal, mae ymwrthedd thermol mawr yn golygu afradu gwres gwael. Felly, wrth ddewis anwythydd, nid yn unig y mae angen ystyried manteision maint llai, ond hefyd i werthuso ei ddiffygion cysylltiedig.

I gloi

Mae anwythiad yn un o'r cydrannau goddefol a ddefnyddir yn gyffredin wrth newid trawsnewidyddion pŵer, y gellir eu defnyddio ar gyfer storio ynni a hidlo. Fodd bynnag, mewn dylunio cylchedau, nid yn unig y gwerth anwythiad y mae angen rhoi sylw iddo, ond mae paramedrau eraill gan gynnwys gwrthiant AC a gwerth Q, goddefgarwch cyfredol, dirlawnder craidd haearn, a strwythur pecyn, ac ati, i gyd yn baramedrau y mae'n rhaid iddynt. cael eu hystyried wrth ddewis anwythydd. . Mae'r paramedrau hyn fel arfer yn gysylltiedig â'r deunydd craidd, y broses weithgynhyrchu, a maint a chost. Felly, mae'r erthygl hon yn cyflwyno nodweddion gwahanol ddeunyddiau craidd haearn a sut i ddewis anwythiad priodol fel cyfeiriad ar gyfer dylunio cyflenwad pŵer.