nûçe

Berhevkirinî

Induktor di veguheztina veguherîneran de, wekî hilanîna enerjiyê û parzûnên hêzê, hêmanên pir girîng in. Gelek celeb induktor hene, wek mînak ji bo sepanên cihêreng (ji frekansa nizm heya frekansa bilind), an materyalên bingehîn ên cihêreng ên ku bandorê li taybetmendiyên induktorê dikin, û hwd. Induktorên ku di veguheztina veguherîner de têne bikar anîn pêkhateyên magnetîkî yên frekansa bilind in. Lêbelê, ji ber faktorên cihêreng ên wekî materyal, şert û mercên xebitandinê (wek voltaj û niha), û germahiya hawîrdorê, taybetmendî û teoriyên ku têne pêşkêş kirin pir cûda ne. Ji ber vê yekê, di sêwirana sêwiranê de, ji bilî pîvana bingehîn a nirxa induktansê, pêdivî ye ku hîn jî têkiliya di navbera impedansê ya înduktorê û berxwedan û frekansa AC, windabûna bingehîn û taybetmendiyên heyî yên têrbûnê û hwd de were hesibandin. Ev gotar dê çend materyalên bingehîn ên înduktor û taybetmendiyên wan destnîşan bike, û di heman demê de endezyarên hêzê rê bide ku înduktorên standard ên bazirganî hilbijêrin.

Pêşgotin

Induktor hêmanek înduksiyonek elektromagnetîk e, ku bi têlekî îzolekirî li ser bobinek an naverokek jimareyek kulmek (kulik) çêdibe. Ji vê kulikê re kulika înduktansê an jî Induktor tê gotin. Li gorî prensîba înduksiyona elektromagnetîk, dema ku kulm û qada magnetîkî bi hevûdu re tevdigerin, an kulîlk bi navgînek guhezbar zeviyek magnetîkî ya guhezbar çêdike, dê voltaja înduksiyonê were hilberandin ku li hember guhartina qada magnetîkî ya orjînal berxwe bide. û ji vê taybetmendiya astengkirina guherîna heyî re induktans tê gotin.

Formula nirxa induktansê wekî formula (1) ye, ku bi permeability magnetîkî re, çargoşeya pêlêdanê N, û qada xaçerêya çerxa magnetîkî ya wekhev Ae re têkildar e, û berevajî berevajî dirêjahiya dora magnetîkî ye. . Gelek celeb induktans hene, her yek ji bo sepanên cihêreng maqûl e; induktans bi şekl, mezinahî, rêbaza pêlandinê, hejmara ziviran, û celebê materyalê magnetîkî yê navîn ve girêdayî ye.

(1)

Bi şeklê navika hesin ve girêdayî, induktans toroidal, E core û drum dihewîne; di warê maddeya bingehîn a hesin de, bi giranî bingeha seramîk û du celebên magnetîkî yên nerm hene. Ew ferrît û toza metalîk in. Bi avahî an awayê pakkirinê ve girêdayî, birîna têl, pir-tebeq û qalibkirî hene, û birîna têlê ne-mertal e û nîvê çîçeka magnetîkî Parastî (nîv-parastî) û mertal (bergirtî) û hwd.

Induktor di herika rasterê de mîna dorvegerek kurt tevdigere, û berbi herikîna veguhêz re bertekek bilind peyda dike. Bikaranîna bingehîn di dorhêlan de xeniqandin, fîlterkirin, guheztin û hilanîna enerjiyê pêk tîne. Di serîlêdana veguherînerê veguheztinê de, înduktor hêmanek hilanîna enerjiyê ya herî girîng e, û bi kondensatorê derketinê re parzûnek kêm-derbasdar çêdike da ku rijandina voltaja derketinê kêm bike, ji ber vê yekê ew di fonksiyona fîlterkirinê de jî rolek girîng dilîze.

Ev gotar dê cûrbecûr materyalên bingehîn ên înduktoran û taybetmendiyên wan, û her weha hin taybetmendiyên elektrîkî yên înduktoran, wekî referansek girîng a nirxandinê ji bo hilbijartina înduktoran di dema sêwirana dorpêçê de destnîşan bike. Di mînaka serîlêdanê de, meriv çawa nirxa induktansê hesab dike û meriv çawa înduktorek standardek berdest a bazirganî hilbijêrin dê bi mînakên pratîkî ve were destnîşan kirin.

Cureyê materyalê bingehîn

Induktorên ku di veguheztina veguherîner de têne bikar anîn pêkhateyên magnetîkî yên frekansa bilind in. Materyalên bingehîn ên li navendê herî zêde bandorê li taybetmendiyên înduktorê dike, wek impedans û frekansa, nirx û frekansa induktansê, an taybetmendiyên têrbûna bingehîn. Ya jêrîn dê berhevdana çend materyalên bingehîn ên hesin ên hevpar û taybetmendiyên têrbûna wan wekî referansek girîng ji bo hilbijartina înduktorên hêzê destnîşan bike:

1. Seramîk core

Navika seramîk yek ji wan materyalên induktansê yên hevpar e. Ew bi giranî ji bo peydakirina strukturên piştgirîyê yên ku di dema pêçandina kulikê de tê bikar anîn tê bikar anîn. Jê re "inductor core hewa" jî tê gotin. Ji ber ku navika hesinî ya ku tê bikar anîn materyalek ne-magnetîkî ye ku xwedan germahiya pir nizm e, nirxa induktansê di rêza germahiya xebitandinê de pir aram e. Lêbelê, ji ber materyalê ne-magnetîk wekî navgîn, induktans pir kêm e, ku ji bo serîlêdana veguherînerên hêzê ne pir maqûl e.

2. Ferrît

Navika ferrîtê ya ku di înduktorên frekansa bilind ên gelemperî de tê bikar anîn pêkhateyek ferrîtê ye ku nîkel zinc (NiZn) an zinc manganese (MnZn) vedihewîne, ku ew materyalek ferromagnetîk a magnetîkî ya nerm e ku bi zordestî kêm e. Xiflteya 1 kêşa hîsterezîzmê (BH loop) ya navek magnetîkî ya gelemperî nîşan dide. Hêza zorê ya HC ya materyalek magnetîkî jî jê re hêza zorê tê gotin, ku tê vê wateyê ku dema ku materyalê magnetîkî berbi têrbûna magnetîkî ve hatî magnetîze kirin, magnetîzasyona wê (magnetîzasyon) digihîje sifir Hêza qada magnetîkî ya ku di wextê de hewce dike. Kêmkirina zordariyê tê wateya kêmbûna berxwedana li hember demagnetîzasyonê û di heman demê de tê wateya kêmbûna kêmbûna hîstereziyê.

Ferrîtên manganese-zinc û nîkel-zinc bi rêzê ve bi rêkûpêk 1500-15000 û 100-1000 relatîfbûna têkildar (μr) pir zêde ne. Germbûna wan a magnetîkî ya bilind, navika hesin di hêjmarek diyar de bilindtir dike. Induktans. Lêbelê, dezavantaj ev e ku herika têrbûna wê ya têrker kêm e, û gava ku navika hesin têr bibe, permeability magnetîkî dê bi tundî dakeve. Ji bo meyla kêmbûna permeabiliya magnetîkî ya ferît û hesinên toz dema ku navika hesin têr dibe, li Figure 4-ê binihêrin. Mûqayese. Dema ku di induktorên hêzê de têne bikar anîn, dê valahiyek hewayê di çerxa magnetîkî ya sereke de bimîne, ku dikare permebûnê kêm bike, ji têrbûnê dûr bixe û bêtir enerjiyê hilîne; dema ku valahiya hewayê tê de hebe, permeability nisbî hevwate dikare bi qasî 20- di navbera 200 de be. Ji ber ku berxwedêriya bilind a maddeyê bixwe dikare windabûna ku ji ber tîrêjê çêdibe kêm bike, windahî di frekansên bilind de kêmtir e, û ew ji bo Transformatorên frekansa bilind, induktorên Parzûna EMI û induktorên hilanîna enerjiyê yên veguherînerên hêzê. Di warê frekansa xebitandinê de, ferrîta nîkel-zink ji bo karanîna (> 1 MHz) maqûl e, lê ferrîta manganese-zink ji bo bendên frekansa kêmtir (<2 MHz) maqûl e.

1

Figure 1. Kûreya hîsterezê ya navika magnetîkî (BR: remanence; BSAT: tîrêjiya herikîna magnetîkî ya têrbûnê)

3. Powder hesin core

Cûreyên hesinê toz jî materyalên ferromagnetîk ên nerm-magnetîk in. Ew ji alloyên toza hesin ên ji materyalên cûda an tenê toza hesin têne çêkirin. Formula materyalên ne-magnetîk ên bi mezinahiyên perçeyên cihêreng vedihewîne, ji ber vê yekê kêşeya têrbûnê bi rengek nerm e. Navika hesinê toz bi piranî toroidal e. Xiflteya 2 navika hesinê toz û nihêrîna wê ya xaçê nîşan dide.

Berikên hesinî yên tozkirî yên hevpar alikariya hesin-nîkel-molîbdenum (MPP), sendust (Sendust), alikariya hesin-nîkel (herikîna zêde) û navika toza hesin (toza hesin) hene. Ji ber pêkhateyên cihêreng, taybetmendî û bihayên wê jî cûda ne, ku bandorê li hilbijartina înduktoran dike. Li jêr dê celebên bingehîn ên jorîn destnîşan bikin û taybetmendiyên wan bidin ber hev:

A. Aliya hesin-nîkel-molîbden (MPP)

Aloziya Fe-Ni-Mo wekî MPP, ku kurteya toza molypermalloy e, tête kurt kirin. Permeability nisbî bi qasî 14-500 e, û tîrêjiya herikîna magnetîkî ya têrbûnê bi qasî 7500 Gauss (Gauss) e, ku ji tîrêjiya herikîna magnetîkî ya têrbûnê ya ferrite (nêzîkî 4000-5000 Gauss) mezintir e. Gelek derketin. MPP xwedan windabûna hesinê ya herî piçûk e û di nav hesinên toz de xwedan aramiya germahiya çêtirîn e. Dema ku herika DC ya derve digihîje heyama têrbûnê ya ISAT, nirxa induktansê hêdî hêdî bêyî kêmbûna nişkê kêm dibe. MPP performansa çêtir lê lêçûnek bilindtir e, û bi gelemperî ji bo veguhezerên hêzê wekî fîlterkirina hêzê û EMI tê bikar anîn.

B. Sendust

Navika hesinê ya hesin-silicon-alemînyûmê navek hesin a alloy e ku ji hesin, silicon û aluminiumê pêk tê, bi permeability magnetîkî ya têkildar ji 26 heta 125. Wendabûna hesin di navbera navika toza hesin û MPP û alikariya hesin-nîkel de ye. . Tîrêjiya herikîna magnetîkî ya têrbûnê ji MPP-ê bilindtir e, bi qasî 10500 Gauss. Taybetmendiyên heyî yên îstîqrara germahiyê û têrbûnê ji MPP û alliya hesin-nîkel hinekî hindiktir in, lê ji navika toza hesin û navika ferrîtê çêtir e, û lêçûna têkildar ji MPP û alliya hesin-nîkel erzantir e. Ew bi piranî di parzûna EMI, çerxên rastkirina faktora hêzê (PFC) û induktorên hêzê yên veguhezerên hêza veguheztinê de tê bikar anîn.

C. Alêra hesin-nîkel (herikîna bilind)

Navika alikariya hesin-nîkel ji hesin û nîkel hatiye çêkirin. Permeability magnetîkî ya têkildar bi qasî 14-200 e. Wendabûna hesin û aramiya germahiyê di navbera MPP û alloya hesin-silicon-aluminium de ye. Navika aligirê hesin-nîkel xwedan tîrêjiya herikîna magnetîkî ya têrbûna herî bilind e, bi qasî 15,000 Gauss, û dikare li ber herayên biasê yên DC-yê bilindtir bisekine, û taybetmendiyên wê yên biasiya DC jî çêtir in. Qada serîlêdanê: Serrastkirina faktora hêza çalak, înduktasyona hilanînê ya enerjiyê, înduktasyona parzûnê, veguherînerê frekansa bilind a veguherînerê flyback, hwd.

D. Toza hesin

Navika toza hesin ji pariyên toza hesinî yên paqijiya bilind bi keriyên pir piçûk ên ku ji hev veqetandî ne, hatî çêkirin. Pêvajoya çêkirinê dihêle ku ew xwediyê valahiyek hewayê ya belavkirî be. Digel şiklê zengilê, şeklên bingehîn ên toza hesinî yên hevpar jî celebên E- û stendinê hene. Permeability magnetîkî ya têkildar a navika toza hesin bi qasî 10 heta 75 e, û tîrêjiya herikîna magnetîkî ya têrbûna bilind bi qasî 15000 Gauss e. Di nav pêlên hesinê toz de, navika toza hesin xwedan windabûna hesinê herî zêde lê lêçûna herî kêm e.

Xiflteya 3 xêzikên BH yên ferrîta manganez-zink PC47 ku ji hêla TDK-ê ve hatî çêkirin û hesinên toz -52 û -2 yên ku ji hêla MICROMETALS ve têne çêkirin nîşan dide; permeabiliya magnetîkî ya nisbî ya ferrîta manganez-zink ji ya hesinên tozkirî gelek zêdetir e û têrbûyî ye Tîrêjiya herikîna magnetîkî jî pir cûda ye, ferît bi qasî 5000 Gauss e û navika toza hesin ji 10000 Gauss zêdetir e.

3

Figure 3. Kûra BH ya ferrîta manganez-zink û toza hesin ji materyalên cihêreng

Bi kurtasî, taybetmendiyên têrbûna navika hesin cuda ne; gava ku tîrêja têrbûnê derbas bibe, permebûna magnetîkî ya navika ferrîtê dê bi tundî dakeve, dema ku navika toza hesin hêdî hêdî kêm dibe. Xiflteya 4 taybetmendiyên daketina permebûna magnetîkî ya navika hesinî ya toz bi heman permebûna magnetîkî û ferîtek bi valahiyek hewayê di bin hêzên cihêreng ên qada magnetîkî de nîşan dide. Ev di heman demê de înduktasyona navika ferrîtê jî rave dike, ji ber ku dema ku navik têr dibe, permeability bi tundî dadikeve, wek ku ji hevkêşana (1) tê dîtin, ew jî dibe sedem ku înduktans bi tundî dakeve; dema ku navika toz bi valahiya hewayê ya belavbûyî, permeability magnetîkî Dema ku navika hesin têr bibe rêje hêdî hêdî kêm dibe, ji ber vê yekê induktans bi nermî kêm dibe, ango ew xwedan taybetmendiyên biasiya DC-yê çêtir e. Di serîlêdana veguherînerên hêzê de, ev taybetmendî pir girîng e; heke taybetmendiya têrbûna hêdî ya înduktorê ne baş be, tîrêja înduktorê berbi herika têrbûnê ve diçe, û daketina ji nişka ve di induktansê de dê bibe sedem ku stresa heyî ya krîstala guhêrbar bi tundî bilind bibe, ku ev yek hêsan e ku zirarê bide.

4

Figure 4. Taybetmendiyên daketina permeability magnetîkî ya navika hesinê toz û navika hesinê ferrîtê ya bi valahiya hewayê di bin hêza qada magnetîkî ya cihêreng de.

Taybetmendiyên elektrîkê yên induktor û avahiya pakêtê

Dema sêwirana veguherînerek veguhêzkar û bijartina înduktorê, nirxa induktansê L, impedance Z, berxwedana AC ACR û Q nirxa (faktora kalîteyê), IDC û ISAT-a niha ya binavkirî, û windabûna bingehîn (wendabûna bingehîn) û taybetmendiyên din ên elektrîkê yên girîng divê hemî ne. were hesibandin. Digel vê yekê, strukturên pakkirinê yên înduktorê dê bandorê li mezinahiya lehiya magnetîkî bike, ku di encamê de bandorê li EMI dike. Li jêr dê taybetmendiyên jorîn ji hev cuda wekî ramanên ji bo hilbijartina înduktor nîqaş bikin.

1. Nirxa înduktansê (L)

Nirxa induktansê ya înduktorê di sêwirana sêwiranê de pîvana bingehîn a herî girîng e, lê divê were kontrol kirin ka nirxa induktansê di frekansa xebitandinê de aram e. Nirxa binavkirî ya înduktansê bi gelemperî li 100 kHz an 1 MHz bêyî biasek DC-ya derveyî tê pîvandin. Û ji bo misogerkirina îmkana hilberîna girseyî ya otomatîkî, tolerasyona înduktorê bi gelemperî ±20% (M) û ±30% (N) ye. Xiflteya 5 grafika taybetmendiya frekansa induktansê ya înduktora Taiyo Yuden NR4018T220M ye ku bi metreya LCR ya Wayne Kerr tê pîvandin. Wekî ku di jimarê de tê xuyang kirin, kêşeya nirxa induktansê li ber 5 MHz bi rêkûpêk safî ye, û nirxa induktansê hema hema wekî domdar dikare were hesibandin. Di band frekansa bilind de ji ber rezonansa ku ji hêla kapasîteya parazît û induktansê ve hatî çêkirin, dê nirxa induktansê zêde bibe. Ji vê frekansa resonansê re frekansa xwe-resonant (SRF) tê gotin, ku bi gelemperî pêdivî ye ku ji frekansa xebitandinê pir bilindtir be.

5

Figure 5, Taiyo Yuden NR4018T220M diyagrama pîvana taybetmendiya induktans-frekansê

2. Impedance (Z)

Wekî ku di Xiflteya 6-ê de tê xuyang kirin, diyagrama impedansê jî ji performansa induktansê di frekansên cihêreng de tê dîtin. Empedansa înduktorê bi qasê bi frekansê re têkildar e (Z=2πfL), ji ber vê yekê her ku frekansa bilindtir be, reaktans dê ji berxwedana AC pir mezintir be, ji ber vê yekê impedans mîna induktansek paqij tevdigere (qonaxa 90˚ e). Di frekansên bilind de, ji ber bandora kapasîteya parazît, xala frekansa xwe-resonant a impedansê tê dîtin. Piştî vê nuqteyê, impedans dadikeve û dibe kapasîf, û qonax hêdî hêdî diguhere -90 ˚.

6

3. Q nirx û berxwedana AC (ACR)

Nirxa Q di pênasekirina înduktansê de rêjeya reaktansê bi berxwedanê re ye, ango rêjeya beşa xeyalî bi beşa rastîn a impedansê re, wekî di formula (2) de.

(2)

Li ku derê XL berteka înduktorê ye, û RL berxwedana AC ya înduktorê ye.

Di rêza frekansa nizm de, berxwedana AC ji reaktansa ku ji hêla induktansê ve hatî çêkirin mezintir e, ji ber vê yekê nirxa Q ya wê pir kêm e; her ku frekansa zêde dibe, reaktans (nêzîkî 2πfL) mezin û mezin dibe, tevî ku berxwedana ji ber bandora çerm (bandora çerm) û bandora nêzîkbûnê (nêzîkbûnê)) Bandor mezintir û mezin dibe, û nirxa Q dîsa jî bi frekansê re zêde dibe. ; dema ku nêzikî SRF dibe, reaktansa induktîv hêdî hêdî ji hêla reaktansa kapasîtîf ​​ve tê veqetandin, û nirxa Q hêdî hêdî piçûktir dibe; dema ku SRF bibe sifir, ji ber ku reaktansa înduktîf û reaktansa kapasîtîf ​​bi tevahî yek in Wenda dibin. Wêneyê 7 têkiliya di navbera nirxa Q û frekansa NR4018T220M de nîşan dide, û têkilî di şeklê zengilek berevajî de ye.

7

Figure 7. Têkiliya di navbera Q nirx û frekansa Taiyo Yuden inductor NR4018T220M

Di band frekansa serîlêdanê ya induktansê de, nirxa Q bilindtir, baştir; ev tê wê wateyê ku reaksiyona wê ji berxwedana AC pir mezintir e. Bi gelemperî, nirxa Q-ya çêtirîn ji 40-ê jor e, ku tê vê wateyê ku kalîteya induktorê baş e. Lêbelê, bi gelemperî her ku biasiya DC zêde dibe, dê nirxa induktansê kêm bibe û nirxa Q jî dê kêm bibe. Ger têlên emalkirî yên xêzan an têlên emalkirî yên pirzimanî were bikar anîn, bandora çerm, ango berxwedana AC, dikare were kêm kirin, û nirxa Q ya înduktorê jî dikare zêde bibe.

Berxwedana DC DCR bi gelemperî wekî berxwedana DC ya têla sifir tê hesibandin, û berxwedan dikare li gorî pîvan û dirêjahiya têlê were hesibandin. Lêbelê, piraniya înduktorên SMD-ê yên nizm dê welding ultrasonîk bikar bînin da ku pelika sifir a SMD-ê li termînala pêçandinê çêbikin. Lêbelê, ji ber ku têla sifir bi dirêjahî ne dirêj e û nirxa berxwedanê ne zêde ye, berxwedana welding bi gelemperî beşek girîng a berxwedana giştî ya DC-ê digire. Weke mînak CLF6045NIT-1R5N induktorê têl-birînê ya TDK-ê hildin, berxwedana DC-ya pîvandî 14.6mΩ ye, û berxwedana DC-ê ya ku li ser bingeha pîvan û dirêjahiya têlê tê hesibandin 12.1mΩ ye. Encam nîşan dide ku ev berxwedana welding bi qasî 17% ji berxwedana giştî ya DC pêk tê.

Berxwedana AC ACR xwedan bandora çerm û bandora nêzîkbûnê ye, ku dê bibe sedem ku ACR bi frekansê zêde bibe; di serîlêdana înduktasyona gelemperî de, ji ber ku pêkhateya AC ji pêkhateya DC pir kêmtir e, bandora ku ji hêla ACR ve hatî çêkirin ne diyar e; lê di barkirina sivik de, Ji ber ku pêkhateya DC kêm dibe, windabûna ku ji hêla ACR ve hatî paşguh kirin nayê paşguh kirin. Bandora çerm tê vê wateyê ku di bin şert û mercên AC de, belavkirina heyî ya di hundurê guhêrbar de nehevseng e û li ser rûyê têlê tê berhev kirin, di encamê de qada xaçerêya têlê ya hevwate kêm dibe, ku di encamê de berxwedêriya têl bi hev re zêde dike. pircarînî. Wekî din, di pêleka têl de, têlên cîran dê bibe sedema zêdekirin û jêbirina qadên magnetîkî yên ji ber herikê, bi vî rengî ku aniha li ser rûbera tenişta têlê (an rûbera herî dûr, li gorî rêgeziya herikê ve girêdayî ye). ), ku di heman demê de dibe sedema astengkirina têlê wekhev. Diyardeya ku qad kêm dibe û berxwedêriya hevwate zêde dibe, bi navê bandora nêzîkbûnê ye; di sepana induktansê ya pêleka pirreng de, bandora nêzîkbûnê hîn bêtir eşkere ye.

8

Xiflteya 8 têkiliya di navbera berxwedana AC û frekansa têl-birîna SMD-ya induktorê NR4018T220M de nîşan dide. Di frekansa 1kHz de, berxwedan bi qasî 360mΩ ye; li 100kHz, berxwedan bi 775mΩ bilind dibe; li 10MHz, nirxa berxwedanê nêzî 160Ω ye. Dema ku wendabûna sifir tê texmîn kirin, pêdivî ye ku hesab ACR-ya ku ji hêla çerm û bandorên nêzîkbûnê ve hatî çêkirin bihesibîne, û wê li formula (3) biguhezîne.

4. Hêza têrbûnê (ISAT)

Hêza têrbûnê ISAT bi gelemperî tîrêja biasê ye ku dema nirxa induktansê kêm dibe wek 10%, 30%, an 40%. Ji bo ferrîta valahiya hewayê, ji ber ku taybetmendiya wê ya têrbûna wê pir bilez e, di navbera 10% û 40% de pir cûdahî tune. Binêre Figure 4. Lêbelê, heke ew navek tozek hesinî be (wek înduktorek stampedkirî), kêşeya têrbûnê bi nermî ye, wekî ku di jimar 9 de tê xuyang kirin, herika biasê li 10% an 40% ji kêmbûna induktansê pir e. cihêreng e, ji ber vê yekê nirxa heyî ya têrbûnê dê ji bo her du celebên hesin ên jêrîn ji hev cuda were nîqaş kirin.

Ji bo ferrîtek valahiya hewayê, maqûl e ku meriv ISAT wekî sînorê jorîn ê heyama herî zêde ya înduktorê ji bo sepanên dorpêçê bikar bîne. Lêbelê, heke ew naverokek toza hesin be, ji ber taybetmendiya têrbûna hêdî, dê çu pirsgirêk nebe her çend heyama herî zêde ya dora serîlêdanê ji ISAT-ê derbas bibe. Ji ber vê yekê, ev taybetmendiya bingehîn a hesin ji bo veguheztina serîlêdanên veguherîner herî maqûl e. Di bin barê giran de, her çend nirxa induktansê ya înduktorê kêm be jî, wekî ku di Figure 9 de tê xuyang kirin, faktora ripple ya heyî zêde ye, lê tolerasyona heyî ya kondensatorê ya heyî zêde ye, ji ber vê yekê ew ê nebe pirsgirêk. Di bin barkirina sivik de, nirxa înduktorê ya înduktorê mezintir e, ku ji bo kêmkirina herikîna ripple ya induktorê dibe alîkar, bi vî rengî windabûna hesin kêm dike. Xiflteya 9 kêşeya niha ya têrbûnê ya ferrîta birîn a TDK SLF7055T1R5N û înduktora bingehîn a toza hesinê ya morkirî SPM6530T1R5M di bin heman nirxa binavkirî ya induktansê de dide ber hev.

9

Figure 9. Kûreya niha ya têrbûnê ya ferrîta birînê û navika toza hesinê ya binavkirî di bin heman nirxa binavkirî ya înduktansê de

5. Niha binavkirî (IDC)

Nirxa IDC dema ku germahiya induktorê digihîje Tr˚C berbi DC ye. Taybetmendî di heman demê de nirxa wê ya berxwedana DC RDC di 20˚C de destnîşan dikin. Li gorî rêjeya germahiya têla sifir bi qasî 3,930 ppm e, dema ku germahiya Tr bilind dibe, nirxa berxwedana wê RDC_Tr = RDC (1+0,00393Tr) ye, û xerckirina hêza wê PCU = I2DCxRDC ye. Ev windabûna sifir li ser rûyê înduktorê tê belav kirin, û berxwedana termal ΘTH ya înduktorê dikare were hesibandin:

(2)

Tablo 2 li ser pelgeya daneyê ya rêzeya TDK VLS6045EX (6.0 × 6.0 × 4.5 mm) vedibêje, û di bilindbûna germahiya 40˚C de berxwedana termal hesab dike. Eşkere ye, ji bo înduktorên heman rêzik û mezinahiyê, ji ber heman devera belavbûna germa rûkalê, berxwedana germî ya hesabkirî hema hema yek e; bi gotineke din, IDC-ya niha ya binavkirî ya induktorên cihêreng dikare were texmîn kirin. Rêzên (pakêtên) cihêreng ên înduktoran xwedan berxwedanên germî yên cihê ne. Tablo 3 berxwedana germî ya înduktorên rêzikên TDK VLS6045EX (nîv-mertal) û rêzikên SPM6530 (çêkirî) dide ber hev. Her ku berxwedana termalê mezintir be, dema ku induktans di heyama barkirinê de diherike, bilindbûna germahiyê bilindtir dibe; wekî din, ya jêrîn.

(2)

Tablo 2. Berxwedana germî ya înduktorên rêza VLS6045EX di bilindbûna germahiya 40˚C de

Ji Tabloya 3-ê tê dîtin ku her çend mezinahiya înduktoran wekhev be jî, berxwedana germî ya înduktorên stamped kêm e, ango belavbûna germê çêtir e.

(3)

Tablo 3. Berawirdkirina berxwedana termal a induktorên pakêtê yên cûda.

6. windabûna bingehîn

Wendabûna bingehîn, ku wekî windabûna hesin tê binav kirin, bi giranî ji ber windabûna tîrêjê û windabûna hîstereziyê pêk tê. Mezinahiya windabûna tîrêjê bi giranî bi wê yekê ve girêdayî ye ku ka materyalê bingehîn "rêvebirin" hêsan e; ger guheztin bilind be, ango berxwedêr kêm be, wendabûna tîrêjê zêde ye, û heke berxwedêriya ferrîtê zêde be, windahiya tîrêjê kêm e. Wendabûna niha ya edî jî bi frekansê ve girêdayî ye. Her ku frekansa bilindtir be, wendabûna niha ya eddy mezintir dibe. Ji ber vê yekê, materyalê bingehîn dê frekansa xebata rast a bingehîn diyar bike. Bi gelemperî, frekansa xebatê ya navika toza hesin dikare bigihîje 1MHz, û frekansa xebatê ya ferrîtê dikare bigihîje 10MHz. Ger frekansa xebitandinê ji vê frekansê derbas bibe, dê windabûna tîrêjê bi lez zêde bibe û germahiya navika hesin jî dê zêde bibe. Lêbelê, digel pêşkeftina bilez a materyalên bingehîn ên hesin, pêdivî ye ku pêlên hesin ên bi frekansên xebitandinê yên bilind li dora quncikê bin.

Wendabûna hesinî ya din jî windabûna hîsterezîzmê ye, ku bi qada ku ji hêla keviya hysteresisê ve girêdayî ye, ku bi mezinahiya guheztinê ya pêkhateya AC ya niha ve girêdayî ye, têkildar e; çiqa AC mezintir, windabûna hysteresis mezintir.

Di çerxa wekhev a înduktorê de, berxwedêrek ku bi înduktorê re paralel ve girêdayî ye bi gelemperî ji bo îfadekirina windabûna hesin tê bikar anîn. Dema ku frekansa bi SRF-ê re wekhev be, reaktansa înduktîf û reaktansa kapasîtîf ​​betal dibe, û reaktansa hevwate sifir e. Di vê demê de, impedansa înduktorê bi berxwedana windabûna hesin re di rêzê de bi berxwedana pêlêdanê re wekhev e, û berxwedana windabûna hesin ji berxwedana pêlêdanê pir mezintir e, ji ber vê yekê impedans li SRF bi qasî berxwedana windabûna hesinî ye. Wekî mînakek înduktorek voltaja nizm bigire, berxwedana windabûna hesinî bi qasî 20 kΩ ye. Ger voltaja nirxa bandorker a li her du dawiya induktorê wekî 5V tê texmîn kirin, windabûna hesinê wê bi qasî 1,25 mW ye, ev jî nîşan dide ku berxwedana windabûna hesin çiqas mezin be, ew çêtir e.

7. Avahiya mertalê

Struktura pakkirinê ya induktorên ferrîtê ne-parastî, nîv-mertal bi çîçek magnetîkî, û parastî vedihewîne, û di her yek ji wan de valahiyek hewayê ya berbiçav heye. Eşkere ye, valahiya hewayê dê xwedan lekeyek magnetîkî be, û di rewşek herî xirab de, ew ê li derdorên sînyala piçûk ên derdorê destwerdanê bike, an jî heke li nêzîkê materyalek magnetîkî hebe, dê induktasyona wê jî were guheztin. Strukturek din a pakkirinê înduktorek toza hesinî ya stamped e. Ji ber ku di hundurê induktorê de valahiyek tune ye û strukturên pêlhev zexm e, pirsgirêka belavbûna zeviya magnetîkî nisbeten piçûk e. Wêneyê 10 karanîna fonksiyona FFT ya oscilloskopê RTO 1004 e ku mezinahiya qada magnetîkî ya rijandinê li 3 mm li jor û li kêleka înduktora stenbolê bipîve. Tablo 4 berhevoka zeviya magnetîkî ya rijandinê ya înduktorên strukturên pakêtê yên cihêreng destnîşan dike. Tê dîtin ku înduktorên ne-mertal xwedan lehiya magnetîkî ya herî ciddî ne; induktorên morkirî xwedan lehiya magnetîkî ya herî piçûk in, ku bandora parastina magnetîkî ya çêtirîn nîşan dide. . Cûdahiya mezinahiya zeviya magnetîkî ya leaksiyonê ya înduktorên van her du avahiyan bi qasî 14dB ye, ku ev yek nêzî 5 carî ye.

10

Figure 10. Mezinahiya qada magnetîkî ya levkirinê ku bi 3 mm li jor û li kêleka înduktora morkirî hatî pîvandin.

(4)

Tablo 4. Berawirdkirina qada magnetîkî ya leaksiyonê ya înduktorên strukturên pakêtê yên cihêreng

8. hevgirtin

Di hin serîlêdanan de, carinan li ser PCB-ê gelek komên veguherînerên DC-ê hene, ku bi gelemperî li kêleka hev têne rêz kirin, û induktorên wan ên têkildar jî li kêleka hev têne rêz kirin. Ger hûn celebek ne-parastî an nîv-mertal bi çîçek magnetîkî bikar bînin Dibe ku înduktor bi hev re werin girêdan da ku destwerdana EMI çêbikin. Ji ber vê yekê, dema danîna înduktorê, tê pêşniyar kirin ku pêşî li polarîteya înduktorê were nîşankirin, û xala destpêk û pêçandinê ya tebeqeya herî hundurîn a înduktorê bi voltaja veguheztinê ya veguherîner ve girêbide, wek mînak VSW veguherînerek buckê. ku xala tevgerê ye. Termînala derketinê bi kondensatora derketinê ve girêdayî ye, ku xala statîk e; Ji ber vê yekê pêlêdana têla sifir astek bergiriya qada elektrîkê pêk tîne. Di birêkûpêkkirina têlkirinê ya multiplexerê de, rastkirina polarîteya induktansê dibe alîkar ku mezinahiya induktansê hevdu rast bike û ji hin pirsgirêkên EMI-ya nediyar dûr bixe.

Serlêdan:

Beşa berê li ser materyalê bingehîn, avahiya pakêtê, û taybetmendiyên girîng ên elektrîkê yên înduktorê nîqaş kir. Ev beş dê rave bike ka meriv çawa nirxa induktansê ya guncaw a veguhezkara buckê û ramanên ji bo hilbijartina înduktorek berdest a bazirganî hilbijêrin.

Wekî ku di hevokê (5) de tê xuyang kirin, nirxa înduktorê û frekansa veguheztinê ya veguhêzker dê bandorê li heyama ripple ya induktorê (ΔiL) bike. Dê herikîna rijandina înduktorê di nav kapasatora derketinê re biherike û bandorê li herika ripple ya kondensatora derketinê bike. Ji ber vê yekê, ew ê bandorê li hilbijartina kapasîteya derketinê bike û bêtir bandorê li mezinahiya ripple ya voltaja derketinê bike. Digel vê yekê, nirxa induktansê û nirxa kapasîteya derketinê jî dê bandorê li sêwirana bersivê ya pergalê û bersiva dînamîkî ya barkirinê bike. Hilbijartina nirxek induktansê ya mezintir li ser kondensatorê stresa heyî ya hindiktir heye, û di heman demê de ji bo kêmkirina tîrêjê voltaja derketinê jî sûdmend e û dikare bêtir enerjiyê hilîne. Lêbelê, nirxek inductance ya mezintir hêjmarek mezintir nîşan dide, ango lêçûnek bilindtir. Ji ber vê yekê, dema sêwirana veguherîner, sêwirana nirxa inductance pir girîng e.

(5)

Ji formula (5) tê dîtin ku dema ku valahiya di navbera voltaja têketinê û voltaja derketinê de mezintir be, dê herikîna rijandina înduktorê mezintir be, ku ev rewşa herî xirab a sêwirana induktorê ye. Bi analîzên din ên înduktîf re, divê xala sêwirana induktansê ya veguhezerê gav-xwarê bi gelemperî di bin şert û mercên voltaja ketina herî zêde û barkirina tam de were hilbijartin.

Dema sêwirana nirxa induktansê, pêdivî ye ku meriv di navbera tîrêjiya tîrêjê ya înduktorê û mezinahiya înduktorê de danûstendinek çêbike, û faktora niha ya ripple (faktora niha ya ripple; γ) li vir, wekî di formula (6) de tête diyar kirin.

(6)

Li şûna formula (6) nav formula (5), nirxa induktansê dikare wekî formula (7) were diyar kirin.

(7)

Li gorî formula (7), dema ku ferqa di navbera voltaja ketin û derketinê de mezintir be, nirxa γ dikare mezintir were hilbijartin; berevajî vê, heke voltaja ketin û derketinê nêzîktir be, divê sêwirana nirxa γ piçûktir be. Ji bo ku hûn di navbera tîrêja ripple ya induktorê û mezinbûnê de hilbijêrin, li gorî nirxa ezmûna sêwirana kevneşopî, γ bi gelemperî 0,2 heya 0,5 e. Ya jêrîn RT7276 wekî mînakek digire da ku hesabkirina induktansê û hilbijartina înduktorên berdest ên bazirganî nîşan bide.

Mînaka sêwiranê: Bi RT7276-a pêşkeftî ya domdar-dem-demê (Advanced Constant On-Time; ACOTTM) veguhezkarê gav-xwarê ya rastkirina hevdem hatî sêwirandin, frekansa wê ya guheztinê 700 kHz e, voltaja têketinê 4,5V heya 18V e, û voltaja derketinê 1,05V e. . Hêza barkirina tevahî 3A ye. Wekî ku li jor hatî behs kirin, divê nirxa induktansê di bin şert û mercên voltaja têketina herî zêde ya 18V û barkirina tevahî 3A de were sêwirandin, nirxa γ wekî 0.35 tê girtin, û nirxa jorîn di hevkêşana (7) de tê veguheztin. nirx e

Induktorek bi nirxa înduktoriya navî ya kevneşopî 1,5 μH bikar bînin. Formula (5) biguhezînin da ku herika ripla înduktorê wekî jêrîn hesab bikin.

Ji ber vê yekê, lûtkeya niha ya induktorê ye

Û nirxa bandorker a niha ya induktor (IRMS) ye

Ji ber ku hêmana rippleya înduktorê piçûk e, nirxa bi bandor a niha ya înduktorê bi piranî pêkhateya wê ya DC ye, û ev nirxa bi bandor wekî bingehek ji bo hilbijartina IDC ya binavkirî ya induktorê tê bikar anîn. Digel 80% sêwirana derengkirinê (deratîfkirin), hewcedariyên induktansê ev in:

L = 1,5 µH (100 kHz), IDC = 3,77 A, ISAT = 4,34 A

Tabloya 5 înduktorên berdest ên rêzikên TDK-ê yên cihêreng destnîşan dike, di mezinahî de mîna hev lê di avahiya pakêtê de cûda ne. Ji tabloyê tê dîtin ku tîrêja têrbûnê û herikîna binavkirî ya înduktora stamped (SPM6530T-1R5M) mezin e, û berxwedana termal piçûk e û belavbûna germê baş e. Digel vê yekê, li gorî nîqaşa di beşa berê de, materyalê bingehîn ê înduktorê morkirî navika toza hesin e, ji ber vê yekê ew bi navika ferrîtê ya înduktorên nîv-mertal (VLS6045EX-1R5N) û parastî (SLF7055T-1R5N) ve tê berhev kirin. bi benîştê magnetîkî. , Xwedî taybetmendiyên biasiya DC-ya baş e. Wêneyê 11 berhevoka karîgeriyê ya înduktorên cihêreng ên ku li RT7276 veguhezkarê gav-xwarê ya rastkirina hevdem a domdar a domdar a pêşkeftî hatî bicîh kirin nîşan dide. Encam nîşan didin ku cûdahiya karbidestiyê di navbera hersêyan de ne girîng e. Ger hûn belavbûna germê, taybetmendiyên biasiya DC û pirsgirêkên belavbûna zeviya magnetîkî bifikirin, tê pêşniyar kirin ku hûn induktorên SPM6530T-1R5M bikar bînin.

(5)

Tablo 5. Berawirdkirina înduktansên rêzikên cihê yên TDK

11

Xiflteya 11. Berawirdkirina karbidestiya veguherîner bi înduktorên cihêreng

Ger hûn heman strukturên pakêtê û nirxa induktansê hilbijêrin, lê induktorên qebareya piçûktir, wek SPM4015T-1R5M (4,4×4,1×1,5mm), her çend mezinahiya wê piçûk e, lê berxwedana DC RDC (44,5mΩ) û berxwedana termal ΘTH ( 51˚C) /W) Mezintir. Ji bo veguherînerên heman taybetmendiyan, nirxa bi bandor a heyama ku ji hêla induktorê ve tê tolerans kirin jî yek e. Eşkere ye, berxwedana DC dê di bin barek giran de karbidestiyê kêm bike. Wekî din, berxwedanek germî ya mezin tê wateya belavbûna germê ya nebaş. Ji ber vê yekê, dema ku înduktorek hilbijêrin, ne tenê hewce ye ku meriv feydeyên kêmbûna mezinahiyê binirxîne, lê di heman demê de kêmasiyên pê re jî binirxîne.

Di encamê de

Inductance yek ji wan hêmanên pasîf ên ku bi gelemperî di veguhezerên hêzê de têne bikar anîn e, ku dikare ji bo hilanîn û parzûnkirina enerjiyê were bikar anîn. Lêbelê, di sêwirana dorpêçê de, ne tenê nirxa induktansê ye ku pêdivî ye ku meriv bala xwe bide ser, lê parametreyên din ên di nav de berxwedana AC û nirxa Q, tolerasyona heyî, têrbûna bingehîn a hesin, û strukturên pakêtê, û hwd., hemî pîvan in ku divê dema hilbijartina induktorê were hesibandin. . Van pîvanan bi gelemperî bi materyalê bingehîn, pêvajoya çêkirinê, û mezinahî û lêçûn ve girêdayî ne. Ji ber vê yekê, ev gotar taybetmendiyên cûrbecûr materyalên bingehîn ên hesinî û meriv çawa îndukek guncan wekî referans ji bo sêwirana dabînkirina hêzê hilbijêrin destnîşan dike.