Kuidas valida toiteallika vahetamiseks sobiv induktor?

Induktsiooni nimetatakse ka lämbumiseks, mida iseloomustab "väga suur inerts" läbivoolus. Teisisõnu, magnetvoo järjepidevuse tõttu peab induktori vool olema pidev, vastasel juhul tekib suur pingetõus. Induktsioon on magnetiline komponent ja loomulikult on probleem magnetilise küllastumisega. Mõned rakendused võimaldavad induktoril küllastuda, mõned rakendused võimaldavad induktoril siseneda küllastusse teatud praegusest väärtusest ja mõned rakendused ei võimalda induktoril küllastuda, mis nõuab eristamist konkreetsetes ahelates.

Enamikul juhtudel töötab induktor "lineaarses piirkonnas", sel ajal on induktiivsusväärtus konstant ja ei muutu lõpppinge ja vooluga. Siiski on probleem, mida ei saa toiteallika vahetamisel ignoreerida, st induktsiooni mähis põhjustab kahte hajutatud parameetrit (või parasiitparameetreid), üks on vältimatu mähistakistus ja teine on mähisprotsessi ja materjalidega seotud jaotus. Hulkuv mahtuvus.

Hulkuval mahtuvusel on madalatel sagedustel vähe mõju, kuid see ilmneb järk-järgult, kui sagedus suureneb. Kui sagedus on suurem kui teatud väärtus, võib induktsioon muutuda mahtuvuslikuks omaduseks. Kui hulkuv mahtuvus on kondensaatorisse "kontsentreeritud", võib kasutada induktsiooni samaväärset ahelat, et näha kondensaatori omadusi, mis ilmnevad pärast teatud sagedust.

Induktori tööseisundi analüüsimisel vooluahelas või pinge ja voolu lainekuju joonistamisel võite kaaluda järgmisi omadusi:

1. Kui vool I voolab läbi induktori L, on induktoris salvestatud energia:E=0,5×L×I2(1)

2. Lülitustsüklis on induktorvoolu (piigist tippu ripple voolu) ja induktori pinge suhe:V=(L×di)/dt(2)

On näha, et ripple voolu suurus on seotud induktsioonväärtusega.

3. Nii nagu kondensaatoritel on laadimis- ja tühjendusvoolud, on ka induktoritel laadimis- ja tühjenduspingeprotsessid. Kondensaatori pinge on proportsionaalne voolu integraaliga (A·sek) ja induktori vool on proportsionaalne pinge integraaliga (Volt·sek). Niikaua kui induktorpinge muutub, muutub ka voolutugevus di/dt; eesmine pinge põhjustab voolu lineaarset tõusu ja pöördpinge põhjustab voolu lineaarse languse.

Õige induktiivväärtuse arvutamine on väga oluline õige induktori ja väljundkondensaatori valimiseks, et saada väikseim väljundpinge ripple.

Jooniselt 1 on näha, et lülitustoite induktorit läbiv vool koosneb vahelduvvoolu- ja alalisvoolukomponentidest. Kuna vahelduvvoolu komponendil on suurem sagedus, voolab see läbi väljundkondensaatori maasse ja tekitab vastava väljundpinge dv. = di×RESR. See ripple pinge peaks olema võimalikult madal, et mitte mõjutada elektrisüsteemi normaalset tööd. Üldiselt on tippväärtus 10mV ~ 500mV.

Joonis 1: Induktorivool toiteallikas.

Rippvoolu suurus mõjutab ka induktori ja väljundkondensaatori suurust. Rippvool on tavaliselt seatud 10%~30% maksimaalsest väljundvoolust. Seetõttu on astmelise toiteallika puhul induktori läbiva voolu tippväärtus suurem kui toiteallikal. Väljundvool on 5%~15% suurem.

Astmelise toiteallika induktsioonvalik

Astmelise lülitustoite induktori valimisel peate määrama maksimaalse sisendpinge, väljundpinge, toitelülitussageduse, maksimaalse rippvoolu ja töötsükli. Järgnevalt on näitena kujutatud joonis 2, mis illustreerib astmelise toiteallika induktsiooni arvutamist. Esiteks oletame, et lülitussagedus on 300kHz, sisendpinge vahemik on 12V±10%, väljundvool on 1A ja maksimaalne rippvool on 300mA.

Joonis 2: Astmelise toiteallika vooluahela diagramm.

Maksimaalne sisendpinge on 13,2V ja vastav töötsükkel on:

D=Vo/Vi=5/13.2=0.379[3]

Nende hulgas on Vo väljundpinge ja Vi on väljundpinge. Kui lülitustoru on sisse lülitatud, on induktori pinge:

V=Vi-Vo=8,2V(4)

Kui lülitustoru on välja lülitatud, on induktori pinge:

V=-Vo-Vd=-5,3V(5)

dt=D/F(6)

Valemi 2/3/6 asendamine valemiga 2 annab:

Astmelise kommutaatori toiteallika induktsioonvalik

Astmelise kommutaatori toiteallika induktiivväärtuse arvutamiseks on arvutusmeetod sama, mis astmelise kommutaatori toiteallika puhul, kuid töötsükli ja induktorpinge vahelist suhet on muudetud.

Võtke arvutuses näiteks joonis 3. Eeldades, et lülitussagedus on 300kHz, on sisendpinge vahemik 5V±10%, väljundvool on 500mA ja kasutegur 80%, maksimaalne rippvool on 450mA ja vastav töötsükkel on:

D=1-Vi/Vo=1-5,5/12=0,542[7]

Joonis 3: Astmelise kommutaatori toiteallika ahela diagramm.

Kui lülitustoru on sisse lülitatud, on induktori pinge:

V=Vi=5,5V(8)

Kui lülitustoru on välja lülitatud, on induktori pinge:

V=Vo+Vd-Vi=6,8V(9)

Valemi 6/7/8 asendamine valemiga 2 annab:

Pange tähele, et astmeline toiteallikas erineb astmelise toiteallika poolest, sest esimese laadimisvoolu ei paku alati induktorvool. Kui lülititoru on sisse lülitatud, voolab induktorvool läbi lülititoru maasse ja koormusvoolu pakub väljundkondensaator. Seetõttu peab väljundkondensaatoril olema piisavalt energiasalvestusvõimsust, et tagada selle aja jooksul koormuse jaoks vajalik vool. Kuid väljalülitusperioodil ei anna induktorit läbiv vool mitte ainult koormust, vaid laeb ka väljundkondensaatorit.

Üldiselt, mida suurem on induktiivsusväärtus, seda väiksem on väljundi ripple, kuid toiteallika dünaamiline reaktsioon on vastavalt halvem. Seetõttu saab induktiivväärtuse valikut kohandada vastavalt vooluringi konkreetsetele rakendusnõuetele, et saavutada kõige ideaalsem mõju.

Lülitussageduse suurenemine võib muuta induktsioonväärtuse väiksemaks, muutes seeläbi induktsiooni füüsilise suuruse väiksemaks ja säästes trükkplaadi ruumi. Seetõttu on praegusel kommutaatori toiteallikal suundumus kõrgsagedusliku arengu suunas, et vastata väiksemate ja väiksemate elektroonikatoodete nõuetele.

Lisateabe saamiseks võtke meiega ühendust aadressilsales@xfullstar.com