124

newyddion

Crynodeb

Mae anwythyddion yn gydrannau pwysig iawn wrth newid trawsnewidyddion, fel storio ynni a hidlwyr pŵer. Mae yna lawer o fathau o anwythyddion, megis ar gyfer gwahanol gymwysiadau (o amledd isel i amledd uchel), neu wahanol ddeunyddiau craidd 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 (megis foltedd a cherrynt), a thymheredd amgylchynol, mae'r nodweddion a'r damcaniaethau a gyflwynir yn dra gwahanol. Felly, yn nyluniad y gylched, yn ychwanegol at baramedr sylfaenol y gwerth inductance, rhaid ystyried y berthynas rhwng rhwystriant yr inductor a gwrthiant ac amlder AC, y golled graidd a nodweddion cyfredol dirlawnder, ac ati. Bydd yr erthygl hon yn cyflwyno sawl deunydd craidd inductor pwysig a'u nodweddion, a hefyd yn tywys peirianwyr pŵer i ddewis anwythyddion safonol sydd ar gael yn fasnachol.

Rhagair

Mae anwythiad yn gydran sefydlu 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 ymsefydlu 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, cynhyrchir foltedd ysgogedig i wrthsefyll newid y maes magnetig gwreiddiol, a gelwir y nodwedd hon o atal y newid cyfredol yn inductance.

Mae'r fformiwla o werth inductance fel fformiwla (1), sy'n gymesur â'r athreiddedd magnetig, mae sgwâr y troellog yn troi N, a'r ardal drawsdoriadol cylched magnetig gyfatebol Ae, ac mae'n gyfrannol wrthdro â'r hyd cylched magnetig cyfatebol le . Mae yna lawer o fathau o inductance, pob un yn addas ar gyfer gwahanol gymwysiadau; mae'r inductance yn gysylltiedig â siâp, maint, dull troellog, nifer y troadau, a'r math o ddeunydd magnetig canolradd.

图片1

(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 cerameg a dau fath magnetig meddal yn bennaf. Maent yn bowdr ferrite a metelaidd. Yn dibynnu ar y strwythur neu'r dull pecynnu, mae clwyf gwifren, aml-haen, a'i fowldio, ac mae gan y clwyf gwifren ddi-darian a hanner y glud magnetig Shielded (lled-darian) a'i gysgodi (cysgodi), ac ati.

Mae'r inductor yn gweithredu fel cylched fer 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 inductor yw'r gydran storio ynni bwysicaf, ac mae'n ffurfio hidlydd pasio 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 amrywiol ddeunyddiau craidd anwythyddion a'u nodweddion, ynghyd â rhai o nodweddion trydanol anwythyddion, fel cyfeirnod gwerthuso pwysig ar gyfer dewis anwythyddion wrth ddylunio cylched. Yn enghraifft y cais, bydd sut i gyfrifo'r gwerth inductance a sut i ddewis inductor safonol sydd ar gael yn fasnachol yn cael ei gyflwyno 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 inductance ac amlder, neu nodweddion dirlawnder craidd. Bydd y canlynol yn cyflwyno cymhariaeth sawl deunydd craidd haearn cyffredin a'u nodweddion dirlawnder fel cyfeiriad pwysig ar gyfer dewis anwythyddion pŵer:

1. Craidd cerameg

Craidd cerameg yw un o'r deunyddiau inductance cyffredin. Fe'i defnyddir yn bennaf i ddarparu'r strwythur ategol a ddefnyddir wrth weindio'r coil. Fe'i gelwir hefyd yn “inductor craidd aer”. Oherwydd bod y craidd haearn a ddefnyddir yn ddeunydd anfagnetig gyda chyfernod tymheredd isel iawn, mae'r gwerth inductance yn sefydlog iawn yn yr ystod tymheredd gweithredu. Fodd bynnag, oherwydd y deunydd anfagnetig fel y cyfrwng, mae'r inductance 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 grym cymhellol HC deunydd magnetig hefyd yn rym gorfodol, sy'n golygu pan fydd y deunydd magnetig wedi'i fagneteiddio i ddirlawnder magnetig, mae ei magnetization (magnetization) yn cael ei leihau i sero Cryfder y maes magnetig gofynnol ar y pryd. Mae gorfodaeth is yn golygu ymwrthedd is i ddadfagnetoli ac mae 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 inductance. 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 ferrite a haearn powdr 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 gynhwysir y bwlch aer, 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).

图片2         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 ddefnyddiau neu ddim ond powdr haearn. Mae'r fformiwla'n cynnwys deunyddiau anfagnetig gyda gwahanol feintiau gronynnau, felly mae'r gromlin dirlawnder yn gymharol ysgafn. Mae'r craidd haearn powdr yn bennaf yn toroidal. Mae Ffigur 2 yn dangos y craidd haearn powdr a'i olygfa drawsdoriadol.

Mae creiddiau haearn powdr cyffredin yn cynnwys aloi haearn-nicel-molybdenwm (MPP), sentust (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 uchod ac yn cymharu eu nodweddion:

A. Aloi haearn-nicel-molybdenwm (MPP)

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

 

B. Anfon

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 craidd y powdr haearn ac MPP ac aloi haearn-nicel . Mae dwysedd fflwcs magnetig dirlawnder yn uwch na MPP, tua 10500 Gauss. Mae nodweddion tymheredd a sefydlogrwydd dirlawnder tymheredd 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 Gauss, a gall wrthsefyll ceryntau gogwydd DC uwch, ac mae ei nodweddion gogwydd DC hefyd yn well. Cwmpas y cais: Cywiro ffactor pŵer gweithredol, inductance storio ynni, inductance hidlo, newidydd amledd uchel 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 sydd wedi'u hinswleiddio oddi wrth ei gilydd. Mae'r broses weithgynhyrchu yn golygu bod ganddo fwlch aer wedi'i ddosbarthu. Yn ogystal â'r siâp cylch, mae gan y siapiau craidd powdr haearn cyffredin hefyd fathau E-stamp a stampio. Mae athreiddedd magnetig cymharol craidd y powdr haearn tua 10 i 75, ac mae dwysedd fflwcs magnetig dirlawnder uchel tua 15000 Gauss. Ymhlith y creiddiau haearn powdr, craidd y powdr haearn sydd â'r golled haearn uchaf ond y gost isaf.

Mae Ffigur 3 yn dangos cromliniau BH ferrite manganîs-sinc PC47 a weithgynhyrchir gan TDK a chreiddiau haearn powdr -52 a -2 a weithgynhyrchir gan MICROMETALS; mae athreiddedd magnetig cymharol ferrite manganîs-sinc yn llawer uwch na chreiddiau 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.

图片3   3

Ffigur 3. Cromlin BH o greiddiau ferrite manganîs-sinc a phowdr haearn o wahanol ddefnyddiau

 

I grynhoi, mae nodweddion dirlawnder y craidd haearn yn wahanol; unwaith yr eir y tu hwnt i'r cerrynt dirlawnder, bydd athreiddedd magnetig y craidd ferrite yn gostwng yn sydyn, tra gall craidd y powdr haearn ostwng yn araf. Mae Ffigur 4 yn dangos nodweddion gollwng athreiddedd magnetig craidd haearn powdr gyda'r un athreiddedd magnetig a ferrite â bwlch aer o dan gryfderau gwahanol faes 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 inductance ostwng yn sydyn; tra bod y craidd powdr â bwlch aer wedi'i ddosbarthu, yr 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 ganddo nodweddion gogwydd DC gwell. Wrth gymhwyso trawsnewidyddion pŵer, mae'r nodwedd hon yn bwysig iawn; os nad yw nodwedd dirlawnder araf yr inductor yn dda, bydd cerrynt yr inductor yn codi i'r cerrynt dirlawnder, a bydd y cwymp sydyn mewn inductance yn achosi i straen cyfredol y grisial newid godi'n sydyn, sy'n hawdd achosi difrod.

图片3    4

Ffigur 4. Nodweddion gollwng athreiddedd magnetig craidd haearn powdr a chraidd haearn ferrite gyda bwlch aer o dan gryfder maes magnetig gwahanol.

 

Nodweddion trydanol anwythol a strwythur pecyn

Wrth ddylunio trawsnewidydd newid a dewis inductor, mae'n rhaid i'r gwerth inductance L, rhwystriant Z, gwrthiant AC ACR a gwerth Q (ffactor ansawdd), IDC cyfredol cyfredol ac ISAT, a cholled graidd (colled craidd) a nodweddion trydanol pwysig eraill i gyd cael ei ystyried. Yn ogystal, bydd strwythur pecynnu'r inductor 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. Gwerth ymsefydlu (L)

Gwerth inductance inductor yw'r paramedr sylfaenol pwysicaf wrth ddylunio cylched, ond rhaid gwirio a yw'r gwerth inductance yn sefydlog ar yr amledd gweithredu. Mae gwerth enwol y inductance fel arfer yn cael ei fesur ar 100 kHz neu 1 MHz heb ragfarn DC allanol. Ac er mwyn sicrhau'r posibilrwydd o gynhyrchu awtomataidd torfol, mae goddefgarwch yr inductor fel arfer yn ± 20% (M) a ± 30% (N). Ffigur 5 yw graff nodweddiadol amledd inductance-inductor 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 ystyried bod y gwerth inductance yn gyson. Yn y band amledd uchel oherwydd y cyseiniant a gynhyrchir gan y cynhwysedd parasitig a'r inductance, bydd y gwerth inductance yn cynyddu. Gelwir yr amledd cyseiniant hwn yn amledd hunan-gyseiniol (SRF), sydd fel arfer angen bod yn llawer uwch na'r amledd gweithredu.

图片5  5

Ffigur 5, diagram mesur nodweddiadol amledd inductance-amledd Taiyo Yuden NR4018T220M

 

2. Rhwystr (Z)

Fel y dangosir yn Ffigur 6, gellir gweld y diagram rhwystriant hefyd o berfformiad yr inductance ar wahanol amleddau. Mae rhwystriant yr inductor 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 inductance pur (cam yw 90˚). Ar amleddau uchel, oherwydd yr effaith cynhwysedd parasitig, gellir gweld pwynt amledd hunan-gyseiniol y rhwystriant. Ar ôl y pwynt hwn, mae'r rhwystriant yn gostwng ac yn dod yn gynhwysol, ac mae'r cam yn newid yn raddol i -90 ˚.

图片6  6

3. Gwerth Q a gwrthiant AC (ACR)

Gwerth Q yn y diffiniad o inductance yw'r gymhareb adweithedd i wrthiant, hynny yw, cymhareb y rhan ddychmygol â rhan go iawn y rhwystriant, fel yn fformiwla (2).

图片7

(2)

Lle XL yw adweithedd yr inductor, a RL yw gwrthiant AC yr inductor.

Yn yr ystod amledd isel, mae'r gwrthiant AC yn fwy na'r adweithedd a achosir gan y inductance, felly mae ei werth Q yn isel iawn; wrth i'r amledd gynyddu, mae'r adweithedd (tua 2πfL) yn dod yn fwy ac yn fwy, hyd yn oed os yw'r gwrthiant oherwydd effaith croen (effaith croen) ac agosrwydd (agosrwydd) effaith Mae'r effaith yn dod yn fwy ac yn fwy, ac mae'r gwerth Q yn dal i gynyddu yn amlach ; 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 ddaw'r SRF yn sero, oherwydd bod yr adweithedd anwythol a'r adweithedd capacitive yr un fath yn Diflannu. Mae Ffigur 7 yn dangos y berthynas rhwng gwerth Q ac amlder NR4018T220M, ac mae'r berthynas ar ffurf cloch gwrthdro.

图片8  7

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

Yn y band amledd cymhwysiad o inductance, yr uchaf yw'r 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 inductor yn dda. Fodd bynnag, yn gyffredinol wrth i'r gogwydd DC gynyddu, bydd y gwerth inductance 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, gwrthiant AC, a gellir cynyddu gwerth Q yr inductor hefyd.

Yn gyffredinol, ystyrir y gwrthiant DC DCR 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 yr SMD yn y derfynfa weindio. Fodd bynnag, oherwydd nad yw'r wifren gopr yn hir o hyd 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 inductor SMD clwyf gwifren TDK CLF6045NIT-1R5N fel enghraifft, y gwrthiant DC mesuredig 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 yr ymwrthedd weldio hwn yn cyfrif am oddeutu 17% o'r gwrthiant DC cyffredinol.

Gwrthiant AC Mae gan ACR effaith croen ac effaith agosrwydd, a fydd yn achosi i ACR gynyddu yn amlach; wrth gymhwyso inductance 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 lleihau, ni ellir anwybyddu'r golled a achosir gan ACR. Mae effaith y croen yn golygu, o dan amodau AC, bod y dosbarthiad cyfredol y tu mewn i'r dargludydd yn anwastad ac wedi'i ganolbwyntio ar wyneb y wifren, gan arwain at ostyngiad yn yr ardal drawsdoriadol wifren gyfatebol, sydd yn ei dro yn cynyddu gwrthiant cyfatebol y wifren â amledd. Yn ogystal, wrth weindio gwifren, bydd gwifrau cyfagos yn achosi adio a thynnu caeau 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 gyfatebol. Y ffenomen y mae'r ardal yn lleihau a'r gwrthiant cyfatebol yn cynyddu yw'r effaith agosrwydd fel y'i gelwir; wrth gymhwyso dirwyn i ben amlhaenog, mae'r effaith agosrwydd hyd yn oed yn fwy amlwg.

图片9  8

Mae Ffigur 8 yn dangos y berthynas rhwng gwrthiant AC ac amlder yr inductor SMD clwyf gwifren NR4018T220M. Ar amledd 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 effeithiau'r croen ac agosrwydd, a'i addasu i fformiwla (3).

4. Cerrynt dirlawnder (ISAT)

Yn gyffredinol dirlawnder ISAT yw'r cerrynt rhagfarn a farciwyd pan fydd y gwerth anwythiad yn cael ei wanhau fel 10%, 30%, neu 40%. Ar gyfer ferrite bwlch aer, oherwydd bod ei nodwedd gyfredol 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 gogwydd sy'n gyfredol ar 10% neu 40% o'r gwanhad anwythiad yn llawer yn wahanol, felly bydd y gwerth cyfredol 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 cerrynt yr inductor uchaf 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 cylched y cais 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 cyfredol yn uchel, ond mae goddefgarwch cyfredol y cynhwysydd cyfredol yn uchel, felly ni fydd yn broblem. O dan lwyth ysgafn, mae gwerth anwythiad yr inductor yn fwy, sy'n helpu i leihau cerrynt crychdonnol yr inductor, a thrwy hynny leihau'r golled haearn. Mae Ffigur 9 yn cymharu cromlin gyfredol dirlawnder ferrite clwyf TDK SLF7055T1R5N ac inductor craidd powdr haearn wedi'i stampio SPM6530T1R5M o dan yr un gwerth enwol o anwythiad.

图片9   9

Ffigur 9. Dirlawnder cromlin gyfredol ferrite clwyf a chraidd powdr haearn wedi'i stampio o dan yr un gwerth enwol o anwythiad

5. Cerrynt â sgôr (IDC)

Gwerth IDC yw'r gogwydd DC pan fydd tymheredd yr inductor 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 colled copr hon yn cael ei afradloni ar wyneb yr inductor, a gellir cyfrifo gwrthiant thermol ΘTH yr inductor:

图片13(2)

Mae Tabl 2 yn cyfeirio at ddalen 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 wrthwynebiadau thermol gwahanol. Mae Tabl 3 yn cymharu gwrthiant thermol anwythyddion cyfres TDK VLS6045EX (lled-darian) a chyfres SPM6530 (wedi'u mowldio). Po fwyaf yw'r gwrthiant thermol, yr uchaf yw'r codiad tymheredd a gynhyrchir pan fydd y inductance yn llifo trwy'r cerrynt llwyth; fel arall, yr isaf.

图片14  (2)

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

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

图片15  (3)

Tabl 3. Cymhariaeth o wrthwynebiad thermol gwahanol anwythyddion pecyn.

 

6. Colled graidd

Mae colled graidd, y cyfeirir ati fel colled haearn, yn cael ei hachosi'n bennaf gan golled gyfredol eddy a cholli hysteresis. Mae maint y golled gyfredol eddy yn dibynnu'n bennaf ar p'un a yw'r deunydd craidd yn hawdd ei "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 gyfredol Eddy hefyd yn gysylltiedig ag amlder. Po uchaf yw'r amledd, y mwyaf yw'r golled gyfredol eddy. Felly, bydd y deunydd craidd yn pennu amledd gweithredu cywir y craidd. A siarad yn gyffredinol, gall amledd gweithio craidd powdr haearn gyrraedd 1MHz, a gall amledd gweithio ferrite gyrraedd 10MHz. Os yw'r amledd gweithredu yn fwy na'r amledd hwn, bydd y golled gyfredol eddy yn cynyddu'n gyflym a bydd y tymheredd craidd haearn hefyd yn cynyddu. Fodd bynnag, gyda datblygiad cyflym deunyddiau craidd haearn, dylai creiddiau haearn ag amleddau gweithredu uwch fod rownd y gornel yn unig.

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 cerrynt; y mwyaf yw'r siglen AC, y mwyaf yw'r golled hysteresis.

Yn y gylched gyfatebol o inductor, defnyddir gwrthydd wedi'i gysylltu'n gyfochrog â'r inductor 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, ac mae'r adweithedd cyfatebol yn sero. Ar yr adeg hon, mae rhwystriant yr inductor yn gyfwerth â'r gwrthiant colli haearn mewn cyfres â'r gwrthiant troellog, ac mae'r gwrthiant colli haearn yn llawer mwy na'r gwrthiant troellog, felly mae'r rhwystriant yn SRF tua'r un faint â'r gwrthiant colli 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 inductor yn 5V, mae ei golled haearn tua 1.25mW, sydd hefyd yn dangos po fwyaf yw'r gwrthiant colli haearn, y gorau.

7. Strwythur tarian

Mae strwythur pecynnu anwythyddion ferrite yn cynnwys di-darian, lled-darian â glud magnetig, ac wedi'i gysgodi, ac mae bwlch aer sylweddol yn yr un ohonynt. Yn amlwg, bydd gollyngiad magnetig yn y bwlch aer, ac yn yr achos gwaethaf, bydd yn ymyrryd â'r cylchedau signal bach o'u cwmpas, 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 inductor ac mae'r strwythur troellog yn gadarn, mae'r broblem o afradu maes magnetig yn gymharol fach. Ffigur 10 yw'r defnydd o swyddogaeth FFT osgilosgop RTO 1004 i fesur maint y maes magnetig gollyngiadau yn 3mm uwchben ac ar ochr yr inductor wedi'i stampio. Mae Tabl 4 yn rhestru cymhariaeth maes magnetig gollyngiadau gwahanol anwythyddion strwythur pecyn. Gellir gweld mai anwythyddion di-darian sydd â'r gollyngiad magnetig mwyaf difrifol; anwythyddion stamp sydd â'r gollyngiad magnetig lleiaf, gan ddangos 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图片16

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

图片17 (4)

Tabl 4. Cymhariaeth o faes magnetig gollyngiadau gwahanol anwythyddion 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 inductorau cyfatebol hefyd yn cael eu trefnu wrth ymyl ei gilydd. Os ydych chi'n defnyddio math di-darian neu led-darian gyda glud magnetig, gellir cyplysu anwythyddion â'i gilydd i ffurfio ymyrraeth EMI. Felly, wrth osod yr inductor, argymhellir nodi polaredd yr inductor yn gyntaf, a chysylltu pwynt cychwyn a throellog haen fewnol yr inductor â foltedd newid y trawsnewidydd, fel VSW trawsnewidydd bwch, sef y pwynt symud. Mae'r derfynell allfa wedi'i chysylltu â'r cynhwysydd allbwn, sef y pwynt statig; felly mae'r weindio gwifren gopr yn ffurfio rhywfaint o gysgodi maes trydan. Yn nhrefniant gwifrau'r amlblecsydd, mae trwsio polaredd yr inductance yn helpu i drwsio maint y inductance cilyddol ac osgoi rhai problemau EMI annisgwyl.

Ceisiadau:

Roedd y bennod flaenorol yn trafod deunydd craidd, strwythur pecyn, a nodweddion trydanol pwysig yr inductor. Bydd y bennod hon yn esbonio sut i ddewis gwerth inductance priodol y trawsnewidydd bwch a'r ystyriaethau ar gyfer dewis inductor sydd ar gael yn fasnachol.

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

图片18        (5)

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

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

图片19(6)

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

图片20  (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 cerrynt crychdonni’r inductor a’r maint, yn ôl gwerth y profiad dylunio traddodiadol, mae γ fel arfer yn 0.2 i 0.5. Mae'r canlynol yn cymryd RT7276 fel enghraifft i ddangos cyfrifiad inductance a dewis anwythyddion sydd ar gael yn fasnachol.

Enghraifft ddylunio: Wedi'i ddylunio gyda RT7276 trawsnewidydd cam-i-lawr cywiro cydamserol datblygedig ar amser (Advanced Constant On-Time; ACOTTM), ei amledd 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 soniwyd uchod, rhaid dylunio'r gwerth inductance o dan amodau'r foltedd mewnbwn uchaf o 18V a'r llwyth llawn o 3A, cymerir bod gwerth γ yn 0.35, a rhoddir y gwerth uchod yn hafaliad (7), yr inductance gwerth yw

图片21

 

Defnyddiwch inductor gyda gwerth inductance enwol confensiynol o 1.5 µH. Amnewid fformiwla (5) i gyfrifo'r cerrynt crychdonni inductor fel a ganlyn.

图片22

Felly, cerrynt brig yr inductor yw

图片23

A gwerth effeithiol cerrynt yr inductor (IRMS) yw

图片24

Oherwydd bod cydran y crychdonni inductor yn fach, gwerth effeithiol cerrynt yr inductor yw ei gydran DC yn bennaf, a defnyddir y gwerth effeithiol hwn fel sail ar gyfer dewis yr IDC cyfredol sydd â sgôr inductor. 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 mewn gwahanol gyfresi o TDK, yn debyg o ran maint ond yn wahanol o ran strwythur y pecyn. Gellir gweld o'r tabl bod cerrynt dirlawnder a cherrynt graddedig yr inductor wedi'i stampio (SPM6530T-1R5M) yn fawr, a'r gwrthiant thermol yn fach a'r afradu gwres yn dda. Yn ogystal, yn ôl y drafodaeth yn y bennod flaenorol, deunydd craidd yr inductor wedi'i stampio yw craidd powdr haearn, felly mae'n cael ei gymharu â chraidd ferrite yr anwythyddion lled-gysgodol (VLS6045EX-1R5N) ac cysgodol (SLF7055T-1R5N) gyda glud magnetig. , Mae ganddo nodweddion gogwydd DC da. Mae Ffigur 11 yn dangos cymhariaeth effeithlonrwydd gwahanol anwythyddion a gymhwysir i'r trawsnewidydd cam-i-lawr cywiro cydamserol cyson RT7276. Mae'r canlyniadau'n dangos nad yw'r gwahaniaeth effeithlonrwydd rhwng y tri yn sylweddol. Os ystyriwch afradu gwres, nodweddion gogwydd DC a materion afradu maes magnetig, argymhellir defnyddio anwythyddion SPM6530T-1R5M.

图片25(5)

Tabl 5. Cymhariaeth o anwythiannau gwahanol gyfresi o TDK

图片26 11

Ffigur 11. Cymhariaeth o effeithlonrwydd trawsnewidyddion â gwahanol anwythyddion

Os dewiswch yr un strwythur pecyn a gwerth inductance, ond anwythyddion maint llai, fel 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 inductor hefyd yr un peth. Yn amlwg, bydd y gwrthiant DC yn lleihau'r effeithlonrwydd o dan lwyth trwm. Yn ogystal, mae gwrthiant thermol mawr yn golygu afradu gwres yn wael. Felly, wrth ddewis inductor, nid yn unig mae angen ystyried buddion maint llai, ond hefyd gwerthuso'r diffygion sy'n cyd-fynd ag ef.

 

I gloi

Sefydlu yw un o'r cydrannau goddefol a ddefnyddir yn gyffredin wrth newid trawsnewidyddion pŵer, y gellir eu defnyddio ar gyfer storio a hidlo ynni. Fodd bynnag, wrth ddylunio cylched, nid yn unig y gwerth inductance 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 eu gwneud. cael eich ystyried wrth ddewis inductor. . Mae'r paramedrau hyn fel arfer yn gysylltiedig â'r deunydd craidd, y broses weithgynhyrchu, a'r maint a'r gost. Felly, mae'r erthygl hon yn cyflwyno nodweddion gwahanol ddeunyddiau craidd haearn a sut i ddewis inductance priodol fel cyfeiriad ar gyfer dylunio cyflenwad pŵer.

 


Amser post: Mehefin-15-2021