Kako odabrati pogodan induktor za prebacivanje napajanja?

Induktancija se naziva i gušenje, koje karakterizira "vrlo velika inercija" u struji koja kroz njega teče. Drugim riječima, zbog kontinuiteta magnetskog fluksa struja na induktoru mora biti kontinuirana, inače će biti generiran veliki naponski šiljak. Induktancija je magnetska komponenta, i prirodno postoji problem magnetne zasićenosti. Neke aplikacije omogućavaju induktoru da zasiči, neke aplikacije omogućavaju induktoru da unese zasićenje iz određene trenutne vrijednosti, a neke aplikacije ne dozvoljavaju induktoru da zasiči, što zahtijeva razliku u određenim sklopovima.

Induktor u većini slučajeva radi u "linearnom regionu", u ovom trenutku vrednost induktacije je konstanta, i ne menja se sa terminalnim naponom i strujom. Međutim, postoji problem koji se ne može zanemariti u napajanju za prebacivanje, to jest, namotavanje induktancije će izazvati dva distribuirana parametara (ili parazitske parametre), jedan je neizbježni otpor navijanja, a drugi je raspodjela vezana za proces navijanja i materijale. Zalutali kapacitet.

Kapacitet lutalice ima malo efekta na niskim frekvencijama, ali postepeno postaje vidljiv kako se frekvencija povećava. Kada je frekvencija višu od određene vrijednosti, indukcija može postati kapacitetna karakteristika. Ako je zalutali kapacitet "koncentrisan" u kondenzator, ekvivalentno kolo induktancije može se koristiti da se vide karakteristike kapaciteta koje se pojavljuju nakon određene frekvencije.

Pri analiziranju stanja rada induktora u sklopu ili crtanju napona i strujnog talasnog oblika, možda ćete želeti da razmotrite sledeće karakteristike:

1. Kada struja teče kroz induktor L, energija uskladištena u induktoru je:E=0,5×L×I2(1)

2. U ciklusu prebacivanje, odnos između promjene induktorske struje (struja talasa od vrha do vrha) i napona preko induktora je:V=(L×di)/dt(2)

Može se vidjeti da je magnituda talasne struje vezana za vrijednost induktacije.

3. Baš kao što kondenzatori imaju struje punjenja i pražnjenja, induktori imaju i procese punjenja i pražnjenja napona. Napon na kondenzatoru je proporcionalan integralu struje (A·sec), a struja na induktoru je proporcionalna integralu napona (Volt·sec). Sve dok se napon induktora mijenja, mijenjat će se i trenutna brzina promjene di/dt; prednji napon uzrokuje da struja linidno poraste, a obrnuti napon uzrokuje da struja lilidno padne.

Izračunavanje ispravne vrijednosti induktacije je vrlo važno za odabir desnog induktora i izlaznog kondenzatora za dobijanje najmanjeg izlaznog napona ripple.

Sa figure 1 se vidi da je struja koja teče kroz induktor napajanja prekidača sačinjava ac i DC komponente. Pošto ac komponenta ima veću frekvenciju, ona će teći u zemlju kroz izlazni kondenzator i generirati odgovarajući izlazni talasni napon dv. =di×RESR. Ovaj talasni napon bi trebao biti što niži, kako ne bi uticao na normalan rad naponskog sistema. Općenito, vrijednost od vrha do vrha je 10mV~500mV.

Figura 1: Induktor struja u napajanju za prebacivanje.

Veličina talasne struje također utječe na veličinu induktora i izlaznog kondenzatora. Struja talasa je generalno postavljena na 10%~30% maksimalne izlazne struje. Zbog toga, za napajanje odstupa, vršna vrijednost struje koja teče kroz induktor je višu od one napajanja. Izlazna struja je 5%~15% veća.

Induktance odabir step-down prekidača napajanja

Pri odabiru induktora za napajanje odstupnog prekidača morate odrediti maksimalni ulazni napon, izlazni napon, frekvenciju prekidača snage, maksimalnu struju talasa i ciklus dužnosti. Sljedeće uzima Figuru 2 kao primjer da bi se ilustrirao izračun indukcije napajanja za prekidač korak-dolje. Prvo, pretpostavite da je frekvencija prekidača 300kHz, ulazni naponski raspon je 12V±10%, izlazna struja je 1A, a maksimalna talasna struja je 300mA.

Prikaz 2: Dijagram kruga odstupni prekidač napajanja.

Maksimalni ulazni napon je 13,2V, a odgovarajući ciklus dužnosti je:

D=Vo/Vi=5/13,2=0,379(3)

Među njima, Vo je izlazni napon, a Vi izlazni napon. Kada je cijev prekidača upalila, napon na induktoru je:

V=Vi-Vo=8.2V(4)

Kada je cijev prekidača isključena, napon na induktoru je:

V=-Vo-Vd=-5.3V(5)

dt=D/F(6)

Zamjena formule 2/3/6 u formulu 2 daje:

Induktance odabir step-up prekidača napajanja

Za izračunavanje vrijednosti induktacije napajanja za pojačanje prekidača, metoda izračunavanja je ista kao i kod napajanja za prekidač korak-dolje osim što je promijenjen odnos između ciklusa dežurnosti i induktorskog napona.

Uzmite figuru 3 kao primjer za izračun. Pod pretpostavkom da je frekvencija prekidača 300kHz, ulazni naponski raspon je 5V±10%, izlazna struja je 500mA, a efikasnost 80%, maksimalna talasna struja je 450mA, a odgovarajući ciklus dužnosti je:

D=1-Vi/Vo=1-5,5/12=0,542(7)

Prikaz 3: Dijagram kruga za iskoračujuće prebacivanje napajanja.

Kada je cijev prekidača upalila, napon na induktoru je:

V=Vi=5,5V(8)

Kada je cijev prekidača isključena, napon na induktoru je:

V=Vo+Vd-Vi=6.8V(9)

Zamjena formule 6/7/8 u formulu 2 daje:

Imajte na umu da se napajanje za pojačivanje razlikuje od napajanja po korak-dolje u tome što struja tereta bivše nije uvijek obezbjeđena od induktorske struje. Kada je cijev prekidača uključiva, induktorska struja teče u zemlju kroz cijev prekidača, a struju tereta obezbeđuje izlazni kondenzator. Stoga izlazni kondenzator mora imati dovoljno kapaciteta za skladištenje energije da bi osigurao struju koju zahtijeva teret tokom ovog perioda. Međutim, tokom perioda isključivanje, struja koja teče kroz induktor ne samo da pruža teret, već i puni izlazni kondenzator.

Generalno govoreći, što je veća vrijednost induktacije, manja je izlazna talasa, ali dinamički odgovor napajanja će biti odgovarajuće gori. Stoga se odabir induktacije vrijednosti može podesiti prema specifičnim zahtjevima primjene kruga kako bi se postigao najidlaniji efekat.

Povećanje frekvencije prekidača može umaniti vrijednost induktacije i time fizičku veličinu indukcije učiniti manjim i štedećim prostorom ploče kruga. Stoga, trenutno prebacivanje napajanja ima trend prema visoko frekventnom razvoju kako bi se uisli zahtjevi manjih i manjih elektronskih proizvoda.

Za više informacija kontaktirajte nas nasales@xfullstar.com