жаңылыктар

Жыйынтык

Индукторлор энергияны сактоо жана электр чыпкалары сыяктуу өзгөрткүчтөрдү алмаштырууда абдан маанилүү компоненттер болуп саналат. Индукторлордун көптөгөн түрлөрү бар, мисалы, ар кандай колдонмолор үчүн (төмөн жыштыктан жогорку жыштыкка чейин), же индуктордун мүнөздөмөлөрүнө таасир этүүчү ар кандай негизги материалдар жана башкалар. Которуу өзгөрткүчтөрүндө колдонулган индукторлор жогорку жыштыктагы магниттик компоненттер болуп саналат. Бирок, материалдар, иштөө шарттары (мисалы, чыңалуу жана ток сыяктуу) жана айлана-чөйрөнүн температурасы сыяктуу ар кандай факторлордон улам, берилген мүнөздөмөлөр жана теориялар такыр башкача. Демек, чынжырды долбоорлоодо индуктивдүүлүктүн чоңдугунун негизги параметринен тышкары индуктивдүү токтун каршылыгы жана жыштыгы менен өзөктүк жоготуу жана каныккан токтун мүнөздөмөлөрү ж.б. ортосундагы байланыш дагы каралышы керек. Бул макалада бир нече маанилүү индуктордук негизги материалдарды жана алардын мүнөздөмөлөрүн тааныштырат, ошондой эле энергетиктерге коммерциялык жеткиликтүү стандарттык индукторлорду тандоого багыт берет.

Кириш сөз

Индуктор – электромагниттик индукциянын компоненти, ал бобинге же өзөккө изоляцияланган зым менен белгилүү бир сандагы катушкаларды (катуштарды) ороп түзүүчү. Бул катушка индуктивдүүлүк катушкасы же индуктор деп аталат. Электромагниттик индукция принцибине ылайык, катушкалар менен магнит талаасы бири-бирине салыштырмалуу кыймылдаганда же катушкалар өзгөрмө ток аркылуу өзгөрмө магнит талаасын пайда кылганда, баштапкы магнит талаасынын өзгөрүшүнө каршы туруу үчүн индукцияланган чыңалуу пайда болот, жана токтун өзгөрүшүн чектөөнүн бул мүнөздөмөсү индуктивдүүлүк деп аталат.

Индуктивдүүлүктүн чоңдугунун формуласы (1) формуласы сыяктуу, ал магниттик өткөрүмдүүлүккө пропорционалдуу, ороонун квадраты N бурулуп, эквиваленттүү магниттик чынжырдын кесилишинин аянты Ae жана эквиваленттүү магниттик чынжырдын узундугуна тескери пропорционал. . Индуктивдүүлүктүн көптөгөн түрлөрү бар, алардын ар бири ар кандай колдонмолорго ылайыктуу; индуктивдүүлүк формасына, өлчөмүнө, оруу ыкмасына, айлануулардын санына жана аралык магниттик материалдын түрүнө байланыштуу.

(1)

Темир өзөктүн формасына жараша индуктивдүүлүккө тороидалдык, Е өзөк жана барабан кирет; темир өзөк материалы боюнча, негизинен, керамикалык өзөк жана эки жумшак магниттик түрлөрү бар. Алар феррит жана металл порошок болуп саналат. Түзүлүшүнө же таңгактоо ыкмасына жараша зым менен оролгон, көп катмарлуу жана калыпталган, ал эми зымдын жарасы экрандабаган жана жарым магниттик желим менен Экрандалган (жарым экрандуу) жана экрандалган (калкаланган) ж.б.

Индуктор туруктуу токто кыска туташуу сыяктуу иштейт жана өзгөрмө токко жогорку каршылык көрсөтөт. Схемалардагы негизги колдонууга муунтуу, чыпкалоо, жөндөө жана энергияны сактоо кирет. Которуу өзгөрткүчтү колдонууда индуктор энергияны сактоонун эң маанилүү компоненти болуп саналат жана чыгуу чыңалуусунун толкунун азайтуу үчүн чыгуу конденсатору менен аз өтүүчү чыпканы түзөт, ошондуктан ал чыпкалоо функциясында да маанилүү ролду ойнойт.

Бул макалада индукторлордун ар кандай негизги материалдары жана алардын мүнөздөмөлөрү, ошондой эле индукторлордун кээ бир электрдик мүнөздөмөлөрү схемаларды долбоорлоодо индукторлорду тандоо үчүн маанилүү баалоо шилтемеси катары тааныштырат. Колдонмо мисалында индуктивдүүлүктүн маанисин кантип эсептөө керек жана коммерциялык жеткиликтүү стандарттык индукторду кантип тандоо керектиги практикалык мисалдар аркылуу көрсөтүлөт.

Негизги материалдын түрү

Которуу өзгөрткүчтөрүндө колдонулган индукторлор жогорку жыштыктагы магниттик компоненттер болуп саналат. Борбордогу негизги материал индуктордун мүнөздөмөлөрүнө, мисалы, импеданс жана жыштык, индуктивдүүлүктүн мааниси жана жыштыгы же өзөктүн каныккандык мүнөздөмөлөрүнө көбүрөөк таасир этет. Төмөндө электр индукторлорун тандоо үчүн маанилүү шилтеме катары бир нече жалпы темир өзөктүү материалдарды жана алардын каныккандык мүнөздөмөлөрүн салыштыруу сунушталат:

1. Керамикалык өзөк

Керамикалык өзөк жалпы индуктивдүү материалдардын бири болуп саналат. Ал, негизинен, орамды ороп жатканда колдонулган колдоо түзүмүн камсыз кылуу үчүн колдонулат. Ал ошондой эле "аба негизги индуктор" деп аталат. Колдонулган темир өзөгү өтө төмөн температура коэффициенти менен магниттик эмес материал болгондуктан, индуктивдүүлүктүн мааниси иштөө температурасынын диапазонунда абдан туруктуу. Бирок, чөйрө катары магниттик эмес материал болгондуктан, индуктивдүүлүк өтө төмөн, бул кубаттуулукту өзгөрткүчтөрдү колдонуу үчүн анча ылайыктуу эмес.

2. Феррит

Жалпы жогорку жыштык индукторлорунда колдонулган феррит өзөгү никель цинк (NiZn) же марганец цинк (MnZn) камтыган ферриттик кошулма болуп саналат, ал жумшак магниттик ферромагниттик материал болуп саналат. 1-сүрөттө жалпы магниттик ядронун гистерезис ийри сызыгы (BH цикли) көрсөтүлгөн. Магниттик материалдын HC мажбурлоочу күчү коэрцивдик күч деп да аталат, бул магниттик материал магниттик каныкканга чейин магниттелгенде анын магниттелиши (магниттелиши) нөлгө чейин төмөндөйт дегенди билдирет. Төмөнкү мажбурлоо демагнетизацияга азыраак каршылыкты билдирет, ошондой эле гистерезис жоготууларынын аздыгын билдирет.

Марганец-цинк жана никель-цинк ферриттери салыштырмалуу жогорку өткөрүмдүүлүккө ээ (мкр), тиешелүүлүгүнө жараша 1500-15000 жана 100-1000. Алардын жогорку магниттик өткөрүмдүүлүк темир өзөгүн белгилүү бир көлөмдө жогору кылат. индуктивдүүлүк. Бирок, кемчилиги анын чыдамдуу каныккан агымы аз жана темир өзөк каныккандан кийин магниттик өткөрүмдүүлүк кескин төмөндөйт. Темир өзөк каныккан кезде феррит жана порошок темир өзөктөрдүн магниттик өткөрүмдүүлүгүнүн төмөндөө тенденциясы үчүн 4-сүрөттү караңыз. Салыштыруу. Кубат индукторлорунда колдонулганда, негизги магниттик чынжырда аба боштугу калат, ал өткөргүчтүктү азайтат, каныккандыктан качат жана көбүрөөк энергияны сактайт; аба боштугу киргизилгенде, эквиваленттүү салыштырмалуу өткөргүчтүк болжол менен 20- 200 ортосунда болушу мүмкүн. Материалдын жогорку каршылык касиети куюлма агымдан келип чыккан жоготууну азайта алгандыктан, жоготуу жогорку жыштыктарда төмөн болот жана ал үчүн ылайыктуураак. жогорку жыштыктагы трансформаторлор, EMI чыпкалоочу индукторлор жана электр кубатын өзгөрткүчтөрдүн энергияны сактоо индукторлору. Иштөө жыштыгы боюнча никель-цинк феррити колдонууга ылайыктуу (>1 МГц), ал эми марганец-цинк феррити төмөнкү жыштык тилкелери үчүн ылайыктуу (<2 МГц).

1

Сүрөт 1. Магниттик өзөктүн гистерезис ийри сызыгы (BR: реманенция; BSAT: каныккан магнит агымынын тыгыздыгы)

3. Темирдин өзөгү

Порошок темир өзөктөрү да жумшак магниттик ферромагниттик материалдар болуп саналат. Алар ар кандай материалдардын темир порошок эритмелери же темир порошок гана жасалган. Формула бөлүкчөлөрдүн ар кандай өлчөмдөрү менен магниттик эмес материалдарды камтыйт, ошондуктан каныккан ийри салыштырмалуу жумшак. Порошок темир өзөгү негизинен тороидалдуу. 2-сүрөттө темирдин порошок өзөгү жана анын кесилишинин көрүнүшү көрсөтүлгөн.

Жалпы порошок темир өзөктөрү темир-никель-молибден эритмеси (MPP), сендуст (Sendust), темир-никель эритмеси (жогорку агымы) жана темир порошок өзөк (темир порошок) камтыйт. Ар кандай компоненттерден улам, анын мүнөздөмөлөрү жана баалары да ар түрдүү, бул индукторлорду тандоого таасир этет. Төмөнкүлөр жогоруда аталган негизги түрлөрү менен тааныштырат жана алардын мүнөздөмөлөрүн салыштырат:

А. Темир-никель-молибден эритмеси (МПП)

Fe-Ni-Mo эритмеси MPP катары кыскартылган, бул molypermalloy порошоктун аббревиатурасы. Салыштырмалуу өткөрүмдүүлүк болжол менен 14-500, ал эми каныккан магнит агымынын тыгыздыгы болжол менен 7500 Гаусс (Гаусс), бул ферриттин каныккан магнит агымынын тыгыздыгынан (болжол менен 4000-5000 Гаусс) жогору. Көптөр чыкты. MPP эң аз темир жоготууга ээ жана порошок темир өзөктөрүнүн арасында эң жакшы температуранын туруктуулугуна ээ. Тышкы туруктуу ток ISAT каныккан токко жеткенде, индуктивдүүлүктүн мааниси кескин басаңдабастан акырындык менен төмөндөйт. MPP жакшыраак иштешине ээ, бирок баасы жогору жана адатта электр индукторлору жана электр конвертерлери үчүн EMI чыпкалоочу катары колдонулат.

B. Сендуст

Темир-кремний-алюминий эритмесин темир өзөгү темир, кремний жана алюминийден турган эритме темир өзөгү, салыштырмалуу магниттик өткөрүмдүүлүк 26дан 125ке чейин. Темир жоготуу темир порошок өзөгү менен MPP жана темир-никель эритмесинин ортосунда болот. . Каныккан магнит агымынын тыгыздыгы MPPден жогору, болжол менен 10500 Гаусс. Температуранын туруктуулугу жана каныккандык учурдагы мүнөздөмөлөрү MPP жана темир-никель эритмесинен бир аз төмөн, бирок темир порошок өзөгү жана феррит өзөгүнөн жакшыраак, ал эми салыштырмалуу баасы MPP жана темир-никель эритмесинен арзаныраак. Ал көбүнчө EMI чыпкалоодо, күч факторун коррекциялоодо (PFC) чынжырларда жана электр кубатын алмаштыруучу конвертерлердин кубаттуулук индукторлорунда колдонулат.

C. Темир-никель эритмеси (жогорку агым)

Темир-никель эритмесинин өзөгү темир жана никельден жасалган. Салыштырмалуу магниттик өткөрүмдүүлүк болжол менен 14-200. Темир жоготуу жана температуранын туруктуулугу MPP жана темир-кремний-алюминий эритмеси ортосунда. Темир-никель эритмесинин өзөгү эң жогорку каныккан магнит агымынын тыгыздыгына ээ, болжол менен 15 000 Гаусс жана туруктуу токтун жогору агымдарына туруштук бере алат жана анын туруктуу токтун кыйшаюусунун мүнөздөмөлөрү да жакшыраак. Колдонуу чөйрөсү: Активдүү күч факторун коррекциялоо, энергияны сактоо индуктивдүүлүгү, чыпка индуктивдүүлүк, учуп кетүүчү конвертердин жогорку жыштык трансформатору ж.б.

D. Темир порошок

Темир порошок өзөгү бири-биринен изоляцияланган өтө кичинекей бөлүкчөлөр менен жогорку тазалыктагы темир порошок бөлүкчөлөрүнөн жасалган. Өндүрүш процесси аны бөлүштүрүлгөн аба боштугуна ээ кылат. Шакек формасынан тышкары, жалпы темир порошок өзөк формалары да E-түрү жана штамптоо түрлөрүнө ээ. темир порошок ядронун салыштырмалуу магниттик өткөрүмдүүлүк 10 75 жөнүндө, ал эми жогорку каныккан магнит агымынын тыгыздыгы болжол менен 15000 Гаусс болуп саналат. Порошок темир өзөктөрдүн арасында темир порошок өзөгү эң көп темир жоготууга ээ, бирок эң арзан баага ээ.

3-сүрөттө TDK тарабынан даярдалган PC47 марганец-цинк ферритинин BH ийри сызыгы жана MICROMETALS чыгарган -52 жана -2 порошок темир өзөктөрү көрсөтүлгөн; марганец-цинк ферритинин салыштырмалуу магниттик өткөрүмдүүлүгү порошок темир өзөктөрүнө караганда алда канча жогору жана каныккан Магнит агымынын тыгыздыгы да абдан башкача, феррит 5000 Гаусска жакын жана темир порошок өзөгү 10000 Гаусстан ашык.

3

Сүрөт 3. BH ийри марганец-цинк феррит жана ар кандай материалдардын темир порошок өзөктөрү

Жыйынтыктап айтканда, темир өзөктүн каныккандык мүнөздөмөлөрү ар түрдүү; каныккан ток ашкандан кийин, темир порошок өзөгү акырындык менен төмөндөшү мүмкүн, ал эми феррит өзөктүн магниттик өткөрүмдүүлүк кескин төмөндөйт. 4-сүрөттө бирдей магниттик өткөрүмдүүлүккө ээ порошок темир өзөктүн жана ар кандай магнит талаасынын күчүндө аба боштугу бар ферриттин магниттик өткөрүмдүүлүктү төмөндөтүү мүнөздөмөлөрү көрсөтүлгөн. Бул да феррит өзөгүнүн индуктивдүүлүгүн түшүндүрөт, анткени өзөк каныккан кезде өткөргүчтүк кескин төмөндөйт, (1) теңдемеден көрүнүп тургандай, ал индукттуулуктун кескин төмөндөшүнө да себеп болот; бөлүштүрүлгөн аба ажырымы менен порошок өзөк, ал эми магниттик өткөрүмдүүлүк темир өзөк каныккан кезде ылдамдыгы жай төмөндөйт, ошондуктан индуктивдүүлүк акырындык менен төмөндөйт, башкача айтканда, ал DC ийкемдүүлүгү жакшыраак мүнөздөмөлөргө ээ. Кубаттуу өзгөрткүчтөрдү колдонууда бул өзгөчөлүк абдан маанилүү; эгерде индуктордун жай каныккан мүнөздөмөсү жакшы болбосо, индуктордук ток каныккан токко чейин көтөрүлөт, ал эми индуктивдүүлүктүн капыстан төмөндөшү коммутация кристаллынын учурдагы стрессинин кескин көтөрүлүшүнө алып келет, бул зыян келтирүү оңой.

4

Figure 4. Магниттик өткөрүмдүүлүктүн төмөндөшүнүн мүнөздөмөлөрү порошок темир өзөк жана феррит темир өзөктүн ар кандай магнит талаасынын күчү астында аба боштугу менен.

Индуктордун электрдик мүнөздөмөлөрү жана пакетинин түзүлүшү

Которуучу конверторду долбоорлоодо жана индуктивдүү өткөргүчтү тандоодо индуктивдүүлүктүн мааниси L, импеданс Z, AC каршылык ACR жана Q мааниси (сапат фактору), номиналдык ток IDC жана ISAT, өзөк жоготуусу (өзөк жоготуу) жана башка маанилүү электрдик мүнөздөмөлөр милдеттүү түрдө болушу керек. каралышы керек. Мындан тышкары, индуктордун таңгак түзүмү магниттик агып кетүүнүн чоңдугуна таасир этет, бул өз кезегинде EMIге таасир этет. Төмөндө индукторлорду тандоодо эске алуулар катары жогоруда айтылган мүнөздөмөлөр өзүнчө талкууланат.

1. Индуктивдүүлүктүн мааниси (L)

Индуктивдүүлүктүн мааниси чынжырды долбоорлоодогу эң маанилүү негизги параметр, бирок индуктивдүүлүктүн иш жыштыгында туруктуу экендигин текшерүү керек. Индуктивдүүлүктүн номиналдык мааниси адатта 100 кГц же 1 МГцда тышкы туруктуу токтун кыйшаюусу жок ченелет. Жана массалык автоматташтырылган өндүрүштүн мүмкүнчүлүгүн камсыз кылуу үчүн индуктордун толеранттуулугу адатта ± 20% (M) жана ± 30% (N) болот. 5-сүрөт Уэйн Керрдин LCR өлчөгүч менен өлчөнгөн NR4018T220M Taiyo Yuden индукторунун индуктивдүүлүк-жыштык мүнөздөмө графиги. Сүрөттө көрсөтүлгөндөй, индуктивдүүлүктүн ийри сызыгы 5 МГцге чейин салыштырмалуу жалпак жана индуктивдүүлүктүн маанисин дээрлик туруктуу деп кароого болот. Жогорку жыштык тилкесинде паразиттик сыйымдуулук жана индуктивдүүлүк тарабынан түзүлгөн резонанстын эсебинен индуктивдүүлүктүн мааниси жогорулайт. Бул резонанстык жыштык өзүн-өзү резонанстык жыштык (SRF) деп аталат, ал адатта иштөө жыштыгынан бир топ жогору болушу керек.

5

5-сүрөт, Taiyo Yuden NR4018T220M индуктивдүүлүк-жыштык мүнөздүү өлчөө диаграммасы

2. Импеданс (Z)

6-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, импеданс диаграммасын ар кандай жыштыктагы индуктивдүүлүктүн иштешинен да көрүүгө болот. Индуктордун импедансы жыштыкка болжол менен пропорционалдуу (Z=2πfL), ошондуктан жыштык канчалык жогору болсо, реактивдүүлүк AC каршылыгынан бир топ чоң болот, ошондуктан импеданс өзүн таза индуктивдүүлүк (фаза 90˚) сыяктуу алып жүрөт. Жогорку жыштыктарда паразиттик сыйымдуулук эффектинен улам импеданстын өзүн-өзү резонанстык жыштык чекити көрүүгө болот. Бул учурдан кийин импеданс төмөндөйт жана сыйымдуулукка айланат, ал эми фаза акырындык менен -90 ˚ чейин өзгөрөт.

6

3. Q мааниси жана AC каршылыгы (ACR)

Индуктивдүүлүктүн аныктамасындагы Q чоңдугу – бул реактивдүүлүктүн каршылыкка болгон катышы, башкача айтканда (2) формуладагыдай элестүү бөлүгүнүн импеданстын чыныгы бөлүгүнө болгон катышы.

(2)

Мында XL – индуктордун реактивдүүлүгү, ал эми RL – индуктивдүү токтун каршылыгы.

Төмөн жыштык диапазонунда AC каршылыгы индуктивдүүлүк менен шартталган реактивдүүлүктөн чоң, ошондуктан анын Q мааниси өтө төмөн; жыштык көбөйгөн сайын реактивдүүлүк (болжол менен 2πfL) тери эффектиси (тери эффекти) жана жакындык (жакындык) эффектинен улам келип чыккан каршылык болсо дагы чоңураак жана чоңураак болот) Эффект барган сайын чоңоюп, Q мааниси дагы жыштык менен көбөйөт. ; SRF жакындаганда индуктивдүү реактивдүүлүк сыйымдуулукка бара-бара компенсацияланат, ал эми Q мааниси бара-бара кичирейет; качан SRF нөлгө айланат, анткени индуктивдүү реакция менен сыйымдуулук реактивдүүлүк толугу менен бирдей Жоголот. 7-сүрөт NR4018T220M Q мааниси менен жыштыгын ортосундагы байланышты көрсөтөт жана байланыш тескери коңгуроо формасында.

7

Сүрөт 7. Taiyo Yuden индукторунун NR4018T220M Q мааниси менен жыштыгы ортосундагы байланыш

Колдонмо жыштык тилкесинде индуктивдүүлүк канчалык жогору болсо, ошончолук жакшы; бул анын реактивдүүлүгү AC каршылыгынан алда канча чоң экенин билдирет. Жалпысынан алганда, эң жакшы Q мааниси 40тан жогору, бул индуктордун сапаты жакшы дегенди билдирет. Бирок, жалпысынан DC кыйшаюусу жогорулаган сайын, индуктивдүүлүктүн мааниси азаят жана Q мааниси да төмөндөйт. Эгерде жалпак эмальдуу зым же көп тилкелүү эмаль зым колдонулса, теринин эффекти, башкача айтканда, өзгөрмө токтун каршылыгы азаят, индуктордун Q мааниси да жогорулайт.

DC каршылык DCR жалпысынан жез зымдын DC каршылыгы катары каралат жана каршылык зымдын диаметри жана узундугу боюнча эсептелиши мүмкүн. Бирок, аз токтун SMD индукторлорунун көбү орогуч терминалында SMD жез барагын жасоо үчүн ультра үн ширетүүнү колдонушат. Бирок, жез зым узундугу узун эмес жана каршылык мааниси жогору эмес, анткени, ширетүүчү каршылык көп учурда жалпы DC каршылык бир кыйла үлүшүн түзөт. Мисал катары TDKнын зым менен оролгон SMD индукторун CLF6045NIT-1R5N алсак, өлчөнгөн туруктуу токтун каршылыгы 14,6 мΩ, ал эми зымдын диаметри жана узундугу боюнча эсептелген туруктуу токтун каршылыгы 12,1 мΩ. Натыйжалар көрсөткөндөй, бул ширетүү каршылыгы жалпы DC каршылыктын болжол менен 17% түзөт.

AC каршылык ACR теринин эффектине жана жакындык эффектине ээ, бул ACRдин жыштык менен көбөйүшүнө алып келет; жалпы индуктивдүүлүктү колдонууда AC компоненти DC компонентинен бир топ төмөн болгондуктан, ACRдин таасири ачык эмес; бирок жеңил жүктө, DC компоненти азайгандыктан, ACR менен шартталган жоготууга көңүл бурбай коюуга болбойт. Теринин эффектиси AC шарттарында өткөргүчтүн ичиндеги токтун бөлүштүрүлүшү тегиз эмес жана зымдын бетинде топтолушун билдирет, натыйжада зымдын эквиваленттүү кесилишинин аянты азаят, бул өз кезегинде зымдын эквиваленттүү каршылыгын жогорулатат. жыштык. Кошумчалай кетсек, зымдын орамында чектеш зымдар токтун таасиринен магнит талаасынын кошулушуна жана алынышына алып келет, андыктан ток зым менен чектеш бетке (же токтун багытына жараша эң алыскы бетке) топтолот. ), бул да эквиваленттүү зымдарды кармап калууга алып келет. Аянттын азайышы жана эквиваленттүү каршылыктын жогорулашы көрүнүшү жакындык эффекти деп аталат; көп катмарлуу орамдын индуктивдүүлүгүн колдонууда жакындык эффекти дагы айкын көрүнүп турат.

8

8-сүрөт NR4018T220M зым менен курчалган SMD индукторунун AC каршылыгы менен жыштыгын ортосундагы байланышты көрсөтөт. 1kHz жыштыгы боюнча, каршылык 360mΩ жөнүндө; 100kHz, каршылык 775mΩ чейин көтөрүлөт; 10MHz, каршылык мааниси 160Ω жакын. Жездин чыгымын баалоодо, эсептөөдө теринин жана жакындыктын таасиринен келип чыккан ACRди эске алып, аны (3) формулага өзгөртүү керек.

4. Каныккан ток (ISAT)

Токтуруу агымы ISAT жалпысынан индуктивдүүлүктүн мааниси 10%, 30% же 40% начарлаганда белгиленген кыйшаюучу ток болуп саналат. Аба боштугу феррит үчүн, анын каныккан агымынын өзгөчөлүгү өтө тез болгондуктан, 10% жана 40% ортосунда көп айырма жок. 4-сүрөттү караңыз. Бирок, эгерде бул темир порошок өзөгү болсо (мисалы, штампталган индуктор), каныккандык ийри сызыгы салыштырмалуу жумшак, 9-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, 10% же 40% индуктивдүүлүктүн алсыздануусунун агымы көп. ар кандай, ошондуктан каныккан учурдагы мааниси төмөнкүдөй темир өзөктөрдүн эки түрү үчүн өзүнчө талкууланат.

Аба боштук феррит үчүн, схема колдонмолору үчүн максималдуу индуктордук токтун жогорку чеги катары ISAT колдонуу акылга сыярлык. Бирок, бул темир порошок өзөк болсо, анткени жай каныккан мүнөздөмөсү, өтүнмө схемасы максималдуу ток ISAT ашса да, эч кандай көйгөй болбойт. Ошондуктан, бул темир негизги мүнөздөмөсү алмаштыргыч колдонмолор үчүн абдан ылайыктуу болуп саналат. 9-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, оор жүктө индуктордун индуктивдүү мааниси төмөн болсо да, учурдагы толкундун фактору жогору, бирок учурдагы конденсатордун ток толеранттуулугу жогору, ошондуктан бул көйгөй болбойт. Жеңил жүктө индуктордун индуктивдүү мааниси чоңураак, бул индуктордун толкундуу агымын азайтууга жардам берет, ошону менен темирдин жоготуусун азайтат. 9-сүрөт TDKнын жараат ферритинин SLF7055T1R5N менен штампталган темир порошок өзөктүү индукторунун SPM6530T1R5M индукциясынын бирдей номиналдык маанисинде каныккан токтун ийри сызыгын салыштырат.

9

Сүрөт 9. Индуктивдүүлүктүн бирдей номиналдык маанисинде жараланган ферриттин жана штампталган темир порошокунун өзөктүн каныккан токунун ийри сызыгы

5. Номиналдуу ток (IDC)

IDC мааниси индуктордун температурасы Tr˚Cге көтөрүлгөндө DC кыйшаюусу болуп саналат. Техникалык мүнөздөмөлөр ошондой эле анын DC каршылыктын маанисин 20˚Cде көрсөтөт. Жез зымдын температуралык коэффициентине ылайык, болжол менен 3930 промилле, Tr температурасы көтөрүлгөндө анын каршылык мааниси RDC_Tr = RDC (1+0,00393Tr), ал эми анын кубаттуулугу PCU = I2DCxRDC. Бул жез жоготуу индуктор бетинде чачырап жатат, жана индуктор жылуулук каршылык ΘTH эсептөөгө болот:

(2)

2-таблица TDK VLS6045EX сериясынын (6,0×6,0×4,5 мм) маалымат баракчасына шилтеме жасап, 40˚C температуранын жогорулашындагы жылуулук каршылыгын эсептейт. Көрүнүп тургандай, бирдей сериядагы жана өлчөмдөгү индукторлор үчүн эсептелген жылуулук каршылык бирдей беттик жылуулуктун таралуу аянтынан улам дээрлик бирдей; башкача айтканда, ар кандай индукторлордун номиналдык учурдагы IDC баалоого болот. Индукторлордун ар кандай сериялары (пакеттери) ар кандай жылуулук каршылыктарына ээ. 3-таблицада TDK VLS6045EX сериясынын (жарым экрандуу) жана SPM6530 сериясынын (калыбына келтирилген) индукторлордун жылуулук каршылыгы салыштырылган. Жылуулук каршылыгы канчалык чоң болсо, индуктивдүүлүк жүк агымы аркылуу өткөндө пайда болгон температуранын жогорулашы ошончолук жогору болот; антпесе, төмөн.

(2)

Таблица 2. VLS6045EX сериясындагы индукторлордун 40˚C температуранын жогорулашындагы жылуулук каршылыгы

3-таблицадан көрүнүп тургандай, индукторлордун өлчөмдөрү окшош болсо да, штампталган индукторлордун жылуулук каршылыгы аз, башкача айтканда, жылуулуктун таралышы жакшы.

(3)

Таблица 3. Ар кандай пакет индукторлорунун жылуулук каршылыгын салыштыруу.

6. Негизги жоготуу

Негизги жоготуу, темир жоготуу деп аталат, негизинен куюлган ток жоготуу жана гистерезис жоготуу менен шартталган. Куйру токтун жоготуусунун өлчөмү, негизинен, негизги материалды "өткөрүү" оңой экендигине жараша болот; өткөргүчтүк жогору болсо, башкача айтканда, каршылык аз болсо, куюндук токтун жоготуусу жогору, ал эми ферриттин каршылыгы жогору болсо, куюндук токтун жоготуусу салыштырмалуу аз болот. Eddy учурдагы жоготуу да жыштыкка байланыштуу. Жыштык канчалык жогору болсо, куюлма токтун жоготуусу ошончолук чоң болот. Демек, негизги материал өзөктүн туура иштөө жыштыгын аныктайт. Жалпысынан алганда, темир порошок ядронун жумушчу жыштыгы 1MHz жетиши мүмкүн, ал эми феррит жумушчу жыштыгы 10MHz жетиши мүмкүн. Иштөө жыштыгы бул жыштыктан ашса, куюлган токтун жоготуусу тездик менен көбөйөт жана темир өзөктүн температурасы да жогорулайт. Бирок, темир негизги материалдардын тез өнүгүшү менен, жогорку иш жыштыгы менен темир өзөктөр бурчта эле болушу керек.

Дагы бир темир жоготуу - гистерезис ийри сызыгы менен курчалган аймакка пропорционалдуу болгон гистерезис жоготуу, ал токтун AC компонентинин селкинчек амплитудасына байланыштуу; AC селкинчек канчалык чоң болсо, гистерезис жоготуу ошончолук чоң болот.

Индуктордун эквиваленттүү чынжырында темирдин жоготуусун билдирүү үчүн көбүнчө индуктор менен параллель туташтырылган резистор колдонулат. Жыштык SRFге барабар болгондо, индуктивдүү реактивдүүлүк жана сыйымдуулук реактивдүүлүк жокко чыгарылат, ал эми эквиваленттүү реактивдүүлүк нөлгө барабар. Бул учурда, индуктордун импедансы орогуч каршылыгы менен катар темир жоготуу каршылыгына барабар, ал эми темир жоготууга каршылык ороомонун каршылыгынан бир топ чоң, ошондуктан SRFдеги импеданс темир жоготуу каршылыгына болжол менен барабар. Мисал катары төмөнкү вольттуу индукторду алсак, анын темир жоготууга каршылыгы 20 кОмду түзөт. Эгерде индуктордун эки учундагы эффективдүү маанидеги чыңалуу 5V деп эсептелсе, анын темир жоготуусу болжол менен 1,25 мВт болуп саналат, бул темир жоготууга каршылык канчалык чоң болсо, ошончолук жакшы экенин көрсөтөт.

7. Калкан түзүлүш

Феррит индукторлорунун таңгак түзүмүндө калкандалбаган, жарым-жартылай корголгон магниттик клей менен корголгон жана экрандалган жана алардын биринде да бир топ аба боштугу бар. Албетте, аба боштугу магниттик агып чыгууга ээ болот, ал эми эң начар учурда, ал курчап турган кичинекей сигнал схемаларына тоскоол болот же жакын жерде магниттик материал бар болсо, анын индуктивдүүлүгү да өзгөрөт. Дагы бир таңгак структурасы штампталган темир порошок индуктор болуп саналат. Индуктордун ичинде боштук болбогондуктан жана орогуч түзүмү катуу болгондуктан, магнит талаасынын диссипация маселеси салыштырмалуу аз. 10-сүрөт - штампталган индуктордун 3 мм жогору жана капталындагы агып кетүү магнит талаасынын чоңдугун өлчөө үчүн RTO 1004 осциллографынын FFT функциясын колдонуу. 4-таблицада ар түрдүү пакет түзүмүндөгү индукторлордун агып кетүү магнит талаасынын салыштырылышы келтирилген. Бул корголбогон индукторлор абдан олуттуу магниттик агып бар экенин көрүүгө болот; штампталган индукторлор эң кичине магниттик агып чыгууга ээ жана эң жакшы магниттик коргоочу эффектти көрсөтөт. . Бул эки түзүлүштүн индукторлорунун магнит талаасынын агып кетүүсүнүн чоңдугунун айырмасы 14дБге жакын, бул дээрлик 5 эсе.

10

Сүрөт 10. Мөөр басылган индуктордун үстүндө жана капталында 3 мм өлчөнгөн агып кетүү магнит талаасынын чоңдугу

(4)

Таблица 4. Ар кандай пакет түзүмүндөгү индукторлордун агып кетүү магнит талаасын салыштыруу

8. бириктирүү

Кээ бир тиркемелерде, кээде ПХБда DC конвертерлеринин бир нече топтому бар, алар көбүнчө бири-бирине жанаша жайгашат жана алардын тиешелүү индукторлору да бири-бирине жанаша жайгашат. Эгерде сиз магниттик желим менен корголбогон же жарым экрандуу түрдү колдонсоңуз, индукторлор EMI интерференциясын түзүү үчүн бири-бири менен кошулушу мүмкүн. Ошондуктан, индукторду жайгаштырууда биринчи кезекте индуктордун полярдуулугун белгилөө жана индуктордун эң ички катмарынын баштапкы жана оролуу чекиттерин конвертордун которуштуруу чыңалуусуна туташтыруу сунушталат, мисалы, индуктордун VSW, кыймылдуу чекит болуп саналат. Чыгуу терминалы статикалык чекит болуп саналган чыгуу конденсаторуна туташтырылган; ошондуктан жез зым орогуч электр талаасынын белгилүү бир даражасын түзөт. Мультиплексордун зымдарынын түзүлүшүндө индуктивдүүлүктүн полярдуулугун бекитүү өз ара индуктивдүүлүктүн чоңдугун аныктоого жана күтүлбөгөн EMI көйгөйлөрүн болтурбоого жардам берет.

Тиркемелер:

Мурунку бөлүмдө негизги материал, пакеттин түзүлүшү жана индуктордун маанилүү электрдик мүнөздөмөлөрү талкууланган. Бул бөлүмдө бак өзгөрткүчтүн ылайыктуу индуктивдүү маанисин кантип тандоо керектиги жана коммерциялык жеткиликтүү индуктордук тандоодо эске алуулар түшүндүрүлөт.

Теңдемеде (5) көрсөтүлгөндөй, индуктордун мааниси жана конвертордун которуштуруу жыштыгы индуктордук толкундун токуна (ΔiL) таасирин тийгизет. Индуктордук толкун агымы чыгуучу конденсатор аркылуу өтөт жана чыгуу конденсаторунун толкундуу агымына таасир этет. Демек, бул чыгаруу конденсаторунун тандоосуна таасир этет жана андан ары чыгуу чыңалуусунун толкундуу өлчөмүнө таасир этет. Мындан тышкары, индуктивдүүлүктүн мааниси жана чыгаруу сыйымдуулугу да системанын пикир дизайнына жана жүктүн динамикалык реакциясына таасир этет. Чоңураак индуктивдүүлүктүн маанисин тандоо конденсатордогу токтун азыраак стрессине ээ, ошондой эле чыгыш чыңалуусунун толкунун азайтуу үчүн пайдалуу жана көбүрөөк энергияны сактай алат. Бирок, чоңураак индуктивдүүлүк мааниси чоңураак көлөмдү, башкача айтканда, жогорку бааны көрсөтөт. Ошондуктан, конверторду долбоорлоодо индуктивдүүлүктүн чоңдугунун дизайны абдан маанилүү.

(5)

Формуладан (5) көрүнүп тургандай, кириш чыңалуу менен чыгыш чыңалуусунун ортосундагы ажырым чоң болгондо индуктордук толкундун агымы чоң болот, бул индуктордук конструкциянын эң начар шарты. Башка индуктивдүү анализдер менен бирге ылдыйлатуучу конвертордун индуктивдүү дизайн чекити адатта максималдуу кириш чыңалуу жана толук жүктөө шарттарында тандалышы керек.

Индуктивдүүлүктүн чоңдугун долбоорлоодо индуктордук толкундун агымы менен индуктордун өлчөмүнүн ортосунда тең салмактуулукту жүргүзүү зарыл жана бул жерде (6) формуладагыдай толкундуу токтун фактору (толкундуу ток фактору; γ) аныкталат.

（6）

(6) формуланы (5) формулага алмаштыруу менен индуктивдүүлүктүн маанисин формула (7) түрүндө көрсөтүүгө болот.

（7）

(7) формулага ылайык, кириш жана чыгуу чыңалууларынын айырмасы чоңураак болгондо, γ мааниси чоңураак тандалышы мүмкүн; тескерисинче, кирүүчү жана чыгуучу чыңалуу жакыныраак болсо, γ маанисинин дизайны кичине болушу керек. Салттуу дизайн тажрыйбасынын маанисине ылайык индуктордун толкунунун агымы менен өлчөмүнүн ортосунда тандоо үчүн, γ адатта 0,2ден 0,5ке чейин болот. Төмөндө RT7276 индуктивдүүлүктү эсептөөнү жана коммерциялык жеткиликтүү индукторлорду тандоону көрсөтүү үчүн мисал катары алынган.

Дизайн үлгүсү: RT7276 өркүндөтүлгөн туруктуу иштөө убактысында (Advanced Constant On-Time; ACOTTM) синхрондук ректификациялык ылдыйлатуучу конвертер менен иштелип чыккан, анын которулуу жыштыгы 700 кГц, кириш чыңалуу 4,5Вдан 18Вга чейин, ал эми чыгуу чыңалуусу 1,05V. . Толук жүктөө ток 3A болуп саналат. Жогоруда айтылгандай, индуктивдүүлүктүн мааниси максималдуу кириш чыңалуусу 18В жана толук жүктөө 3А шартында иштелип чыгышы керек, γ мааниси 0,35 деп кабыл алынат, ал эми жогорудагы маани (7) теңдемеге алмаштырылган, индуктивдүүлүк наркы болуп саналат

Кадимки номиналдык индуктивдүүлүк мааниси 1,5 μH болгон индукторду колдонуңуз. Индуктордук толкундун агымын эсептөө үчүн формуланы (5) төмөнкүдөй алмаштырыңыз.

Демек, индуктордук токтун чокусу болуп саналат

Ал эми индуктордук токтун эффективдүү мааниси (IRMS) болуп саналат

Индуктордук толкундун компоненти кичинекей болгондуктан, индуктордук токтун эффективдүү мааниси негизинен анын DC компоненти болуп саналат жана бул эффективдүү маани индуктордук номиналдык ток IDC тандоо үчүн негиз катары колдонулат. 80% кыскартуу (дерейтинг) дизайны менен индуктивдүүлүк талаптары:

L = 1,5 µH (100 кГц), IDC = 3,77 А, ISAT = 4,34 А

5-таблицада өлчөмү боюнча окшош, бирок таңгак түзүмү боюнча ар түрдүү TDK серияларынын жеткиликтүү индукторлору келтирилген. Таблицадан штампталган индуктордун (SPM6530T-1R5M) каныккан ток жана номиналдык ток чоң, ал эми жылуулук каршылыгы аз жана жылуулуктун таралышы жакшы экенин көрүүгө болот. Мындан тышкары, мурунку бөлүмдөгү талкууга ылайык, штампталган индуктордун негизги материалы темир порошок өзөгү болуп саналат, ошондуктан ал жарым коргоочу (VLS6045EX-1R5N) жана экрандалган (SLF7055T-1R5N) индукторлордун феррит өзөгү менен салыштырылат. магниттик клей менен. , Жакшы DC кыйшаюу өзгөчөлүктөрүнө ээ. 11-сүрөттө RT7276 өнүккөн туруктуу өз убагында синхрондуу ректификацияны төмөндөтүүчү конвертерге колдонулган ар кандай индукторлордун эффективдүүлүгүн салыштыруу көрсөтүлгөн. Натыйжалар үчөөнүн ортосундагы эффективдүү айырма олуттуу эмес экенин көрсөтүп турат. Эгерде сиз жылуулуктун диссипациясын, туруктуу токтун мүнөздөмөлөрүн жана магнит талаасынын диссипациясын эске алса, SPM6530T-1R5M индукторлорун колдонуу сунушталат.

（5）

Таблица 5. ТДКнын ар кандай серияларынын индуктивдүүлүктөрүн салыштыруу

11

Сүрөт 11. Түрдүү индукторлор менен конвертордун эффективдүүлүгүн салыштыруу

Эгер сиз ошол эле пакеттин түзүмүн жана индуктивдүүлүктүн маанисин тандасаңыз, бирок азыраак өлчөмдөгү индукторлор, мисалы, SPM4015T-1R5M (4,4 × 4,1 × 1,5 мм), анын көлөмү кичине болсо да, бирок DC каршылыгы RDC (44,5 мΩ) жана жылуулук каршылыгы ΘTH ( 51˚C) /W) Чоңураак. Ошол эле мүнөздөмөдөгү өзгөрткүчтөр үчүн индуктор тарабынан жол берилген токтун эффективдүү мааниси да бирдей. Албетте, DC каршылыгы оор жүк астында натыйжалуулугун төмөндөтөт. Мындан тышкары, чоң жылуулук каршылык начар жылуулук таркатууну билдирет. Ошондуктан, индуктор тандоодо, ал кыскартылган өлчөмүн артыкчылыктарын эске алуу менен гана эмес, зарыл болгон, ошондой эле аны коштогон кемчиликтерге баа берүү.

Аягында

Индуктивдүүлүк энергияны сактоо жана чыпкалоо үчүн колдонула турган кубат өзгөрткүчтөрүн алмаштырууда кеңири колдонулган пассивдүү компоненттердин бири. Бирок, схеманы долбоорлоодо индуктивдүүлүктүн маанисине гана көңүл бурулбастан, башка параметрлер, анын ичинде AC каршылык жана Q мааниси, ток толеранттуулук, темир өзөктүн каныккандыгы жана пакеттин түзүлүшү ж.б. индуктор тандоодо эске алуу керек. . Бул параметрлер адатта негизги материалга, өндүрүш процессине жана өлчөмүнө жана наркына байланыштуу. Ошондуктан, бул макалада ар кандай темир өзөктүү материалдардын мүнөздөмөлөрү жана электр менен жабдуу дизайны үчүн шилтеме катары ылайыктуу индуктивдүүлүктү кантип тандоо керектиги көрсөтүлөт.