DC / DC pārveidotāja labākā induktora izvēle

? Новый повышающий DC-DC преобразователь напряжения 1200 Вт l ENG SUBS ? В ЛБП или зарядное с Али (Jūnijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

BY LEN CRANE,
Tehniskā mārketinga direktors
Coilcraft, Inc.
www.coilcraft.com

Lai gan DC / DC pārveidošanas shēmas ir nogatavinātas līdz brīdim, ka ir "pavārgrāmatu" dizaina palīglīdzekļi, kā arī programmatūra, kas palīdz, izvēloties pareizo strāvas induktoru, ir būtisks pārveidotāja dizaina aspekts. Tas prasa labu izpratni par induktora veiktspēju un to, cik vēlama ķēdes veiktspēja ir saistīta ar informāciju, kas pieejama piegādātāju datu lapās.

Indukcijas, ko var izmantot DC / DC pārveidotājos, ir dažādās formās un izmēros ( 1. attēls ). Lai salīdzinātu veidus un izvēlētos optimālo daļu lietojumam, dizaineram ir jāpaļaujas uz pareizi izpratni par publicētajām specifikācijām.

1. attēls: Induktori ir daudzveidīgi un lieli: plānas versijas nodrošina zema profila pārveidotāja konstrukcijas.

Indukcijas veiktspēju var aprakstīt salīdzinoši maz skaitļu. Parādīts tipisks datu lapas ekstrakts uz DC / DC pārveidotājiem paredzētas virsmas montāžas strāvas induktors ( 1. tabula ).

1. tabula. Tipiska datu lapa, kas izraksta virsmas montāžas strāvas induktoru.

Daļas numursL ± 20% (μH)DCR max (mΩ)SRF tip (MHz)Isat (A)Irms (A)
XAL4020-1021.014.6798.79.6

Induktīvs: saskaņā ar 1. tabulu induktivitāte (L) ir galvenais parametrs, kas nodrošina vajadzīgo ķēdes funkciju un ir pirmais parametrs, kas jāaprēķina lielākajā daļā dizaina procedūru. Tas ir aprēķināts, lai nodrošinātu noteiktu minimālo daudzumu enerģijas uzglabāšanas (vai volt-mikrosekundes jauda) un samazinātu izejas strāvas pulsāciju. Izmantojot mazāk par aprēķināto induktivitāti, tiek palielināts AC pulsācija uz līdzstrāvas izejas. Izmantojot daudz lielāku vai daudz mazāk induktivitāti, var pārveidot pārveidotāju mainīt starp nepārtrauktiem un nepārtrauktiem darbības režīmiem.

Tā kā datu lapas nav lietderīgi rādīt veiktspēju attiecībā uz visiem iespējamiem darbības apstākļu kopumiem, ir svarīgi iegūt zināmu izpratni par to, kā reitingi mainīsies, ievērojot dažādus ekspluatācijas apstākļus.

Pielaide: Par laimi, lielākajai daļai DC / DC pārveidotāju lietojumprogrammu nav vajadzīgi ļoti stingri izturīgi induktori, lai sasniegtu šos mērķus. Tāpat kā ar lielāko daļu komponentu, ir izdevīgi izvēlēties standarta pielaides daļas, un to pieļauj lielākā daļa pārveidotāju. Indikators 1. tabulā ir norādīts ± 20% robežās, kas ir piemērots lielākajai daļai pārveidotāju lietojumprogrammu.

Testa apstākļi: tie ir kritiski, un dizaineriem jāpievērš īpaša uzmanība spriegumam, viļņu formai un testa frekvencei. Piemēram, lielākā daļa kataloga induktivitātes novērtējumu ir balstīti uz "mazu" sinusoidālo spriegumu, un sinusoidālā sprieguma izmantošana ir standarta instrumentu pārbaudes nosacījums. Attiecībā uz frekvenci lielākā daļa strāvas induktoru nepārtraukti neatšķiras no 20 kHz līdz 500 kHz, tādēļ vērtējumu, kas balstīts uz 100 kHz, bieži izmanto un piemērots. Tomēr induktivitāte beidzot samazinās, palielinoties frekvencei. Tā kā pārslēgšanās frekvences palielināsies līdz 500 kHz, 1 MHz un vairāk, kļūst arvien svarīgāks novērtējums, pamatojoties uz faktisko pieteikšanās frekvenci.

DC rezistors (DCR): tas pamatojas tikai uz stieņa diametru un garumu un ir norādīts kā "max" katalogā, bet to var arī norādīt kā nominālo ar pielaidi. DCR mainās atkarībā no temperatūras, tādēļ ir svarīgi, lai DCR vērtējums arī norāda apkārtējās vides testa temperatūru. Vara pretestības temperatūras koeficients ir aptuveni + 0, 4% uz vienu grādu C. Tātad norādītajai daļai ar 0, 009 Ω max maksimālo vērtību jābūt 0, 011 Ω absolūtā temperatūrā 85 ° C - šajā gadījumā tikai 2-mΩ atšķirība, bet kopējā pārmaiņa ir aptuveni 25%. Tiek parādīts paredzamais DCR pret temperatūru ( 2. attēls ).

2. attēls. Paredzētā DCR pret temperatūras līkni, pamatojoties uz 0, 009 Ω max 25 ° C temperatūrā.

AC pretestība: tas parasti nav redzams induktors datu lapās, un tas parasti nav bažas, ja strāvas darbības frekvence vai maiņstrāvas komponente nav liela attiecībā pret DC komponentu.

Mēģinot samazināt detaļas izmēru, dizaineram jāmēģina izvēlēties daļu ar vislielāko iespējamo pretestību. Parasti samazināt DCR nozīmē izmantot lielāku vadu un, iespējams, lielāku kopējo izmēru. Līdz ar to optimizējot DCR izvēli, tiek izmantots jaudas efektivitātes, pieļaujamā sprieguma kritums visā komponentā un komponentu lielums.

Self rezonanses frekvence (SRF): katram induktora tinumam ir relatīvi sadalīta kapacitāte, kas kopā ar induktivitāti veido paralēlo rezonanses tvertnes ķēdi ar dabisku pašresonējošu frekvenci. Lielākajai daļai pārveidotāju vislabāk ir vadīt induktorus frekvencēs, kas ir daudz zemākas par SRF. Tas parasti tiek parādīts induktors datu kā "tipisks" vērtība.

Pašreizējais vērtējums: Tas, iespējams, ir vērtējums, kas rada visgrūtāk, norādot strāvas induktoru. Strāvas caur DC / DC pārveidotāja induktors vienmēr mainās visā komutācijas ciklā, un tas var mainīties no cikla uz ciklu atkarībā no pārveidotāja darbības, tostarp pagaidu pārejas vai tapas sakarā ar pēkšņu slodzes vai līnijas izmaiņām. Tas nodrošina nepārtraukti mainīgo pašreizējo vērtību ar reizēm ļoti augstu pīķa un vidējā attiecību. Tas ir maksimālās un vidējās attiecības, kas padara specifikāciju grūti. Meklējiet induktoru, kam ir divi pašreizējie vērtējumi: viens, lai risinātu iespējamo kodols piesātinājumu no maksimālās strāvas, un viens, lai risinātu apkures, kas var rasties sakarā ar vidējo strāvu.

Piesātinājuma strāva (Isat): viens strāvas trieciens caur induktors ir kodols piesātinājums. Bieži DC / DC pārveidotājiem ir pašreizējās viļņu formas ar DC komponentu. DC strāva caur induktors aizspiež kodolu un var izraisīt tā piesātinājumu ar magnētisko plūsmu. Projektētājam ir jāsaprot, ka tad, kad tas notiek, induktivitāte pazeminās un detaļa vairs nedarbojas kā induktors. Parādīts tipisks L pret strāvas līkni attiecībā uz izliektu ferīta serdi ( 3. attēls ).

3. attēls: tipiska L pret DC pretslīdes strāvas līkne attiecībā uz izliektu ferīta serdi, kas parāda pašreizējās piesātinājuma punktu.

Var redzēt, ka šī līkne ir "ceļgala", jo induktors pārvietojas piesātinājuma reģionā. Tādēļ, ja piesātinājums sākas, jēdziens ir nedaudz patvaļīgs un jānosaka. 1. tabulas piemērā piesātinājums ir noteikts vietā, kur induktivitāte pazeminās par 10%. Definīcijas diapazonā no 10% līdz 20% ir izplatītas, taču jāatzīmē, ka daži induktoru katalogi varētu izmantot skaitļus 50% induktivitātes krituma. Tas palielina pašreizējo vērtējumu, bet tas var būt maldinošs, ciktāl tas attiecas uz izmantojamo strāvas diapazonu.

Lai gan šajā tēmā vairāk ir teikts, pietiek teikt, ka parasti ir vēlams darboties ar pašreizējiem maksimumiem pie piesātinājuma reitings, jo tas ļauj izvēlēties mazāko iespējamo induktors.

RMS pašreizējais (Irms): otrais nozīmīgākais pašreizējais efekts ir komponenta pašsasināšana. Irms tiek izmantots, lai noteiktu, cik lielu vidējo strāvu var nepārtraukti plūst caur daļu, vienlaikus ražojot mazāk par noteiktu temperatūras paaugstināšanos. Šajā gadījumā datu lapas parasti nodrošina vērtējumu, kas pamatojas uz līdzstrāvas vai zemfrekvences maiņstrāvas pielietojumu, tādēļ tas neietver siltumu, kas var rasties ādas efekta vai citu augstfrekvences efektu dēļ. Pašreizējais vērtējums var tikt parādīts vienam temperatūras paaugstināšanas punktam, piemēram, piemēram, vai daži piegādātāji sniedz noderīgus grafikus par temperatūras paaugstināšanos pret strāvu vai faktoriem, kurus var izmantot, lai aprēķinātu temperatūras pieaugumu jebkurai pašreizējai temperatūrai.

Temperatūras paaugstināšanās pašsasināšanās dēļ induktors var būt augstāks par nominālo diapazonu. Tas parasti ir pieļaujams, ja netiek pārsniegti izolācijas rādītāji.

Tāpat kā ar citiem parametriem, ir svarīgi zināt arī temperatūras paaugstināšanos induktorā, lai to varētu pārdot ar citiem parametriem, veicot dizaina izvēli. Ja ir vēlama zemāka temperatūras paaugstināšanās, visticamāk atbilde būs lielāka izmēra komponents.

Secinājums
Var redzēt, ka DC / DC pārveidotāju induktorus var raksturot ar nelielu skaitu parametru. Tomēr katru vērtējumu var uzskatīt par "momentuzņēmumu", pamatojoties uz vienu darbības apstākļu kopumu, kas, iespējams, būs jāpilnveido, lai pilnībā aprakstītu paredzēto veiktspēju pieteikuma apstākļos.