Kā izvēlēties piemērotu induktoru komutatora barošanas avotam?

Indukci sauc arī par droseļvāriņu, ko raksturo "ļoti liela inerce" straumē, kas plūst caur to. Citiem vārdiem sakot, magnētiskās plūsmas nepārtrauktības dēļ strāvai uz induktora jābūt nepārtrauktai, pretējā gadījumā tiks ģenerēts liels sprieguma smaile. Induktance ir magnētisks komponents, un dabiski ir magnētiskā piesātinājuma problēma. Daži lietojumi ļauj induktoram piesātināt, daži lietojumi ļauj induktoram ievadīt piesātinājumu no noteiktas strāvas vērtības, un daži lietojumi neļauj induktoram piesātināt, kas prasa atšķirību konkrētās ķēdēs.

Vairumā gadījumu induktors darbojas "lineārajā reģionā", šajā laikā induktora vērtība ir nemainīga un nemainās līdz ar spaiļu spriegumu un strāvu. Tomēr ir problēma, ko nevar ignorēt komutācijas barošanas avotā, tas ir, indukācijas tinums izraisīs divus sadalītus parametrus (vai parazītiskos parametrus), viens ir neizbēgamā tinuma pretestība, bet otrs ir sadalījums, kas saistīts ar tinumu procesu un materiāliem. Klaiņojoša kapacitāte.

Klaiņojošai kapacitātei ir maza ietekme zemās frekvencēs, bet tā pakāpeniski kļūst redzama, palielinoties frekvencei. Ja frekvence ir augstāka par noteiktu vērtību, indukciju var kļūt par kapacitīvu īpašību. Ja noklīdusī kondensācija ir "koncentrēta" kondensatorā, līdzvērtīgu induktora ķēdi var izmantot, lai redzētu kapacitātes īpašības, kas parādās pēc noteiktas frekvences.

Analizējot induktora darba stāvokli ķēdē vai velkot spriegumu un strāvas viļņu formu, jūs varat apsvērt šādas īpašības:

1. Kad strāva I plūst caur induktoru L, induktorā uzglabātā enerģija ir:E=0,5×L×I2(1)

2. Pārslēgšanas ciklā attiecība starp induktorstrāvas (maksimālās slodzes līdz maksimuma sprieguma) maiņu un spriegumu visā induktorā ir:V=(L×di)/dt(2)

Redzams, ka ņirboņas strāvas lielums ir saistīts ar induktācijas vērtību.

3. Tāpat kā kondensatoriem ir uzlādes un izlādes strāvas, induktoriem ir arī uzlādes un izlādes sprieguma procesi. Kondensatora spriegums ir proporcionāls strāvas integrālim (A·sec), un strāva uz induktora ir proporcionāla sprieguma integrālim (Volt·sec). Kamēr mainās induktora spriegums, mainās arī pašreizējais izmaiņu ātrums di/dt; uz priekšu izvirzītais spriegums izraisa strāvas lineāru pieaugumu, un reversais spriegums izraisa strāvas lineāru kritumu.

Pareizas induktācijas vērtības aprēķināšana ir ļoti svarīga, lai izvēlētos pareizo induktoru un izejas kondensatoru, lai iegūtu vismazāko izejas sprieguma ņirboņu.

No 1. attēlā redzams, ka strāva, kas plūst caur komutēšanas barošanas induktoru, sastāv no maiņstrāvas un līdzstrāvas komponentiem. Tā kā maiņstrāvas komponentam ir augstāka frekvence, tas ieplūdīs zemē caur izejas kondensatoru un ģenerēs atbilstošo izejas ņirboņas spriegumu dv. =di×RESR. Šim ņirboņas spriegumam jābūt pēc iespējas zemākam, lai neietekmētu normālu barošanas sistēmas darbību. Parasti maksimālā vērtība ir 10mV ~ 500mV.

attēls: Induktora strāva komutēšanas barošanas blokā.

Ņirboņas strāvas lielums ietekmē arī induktora un izvades kondensatora lielumu. Ripple strāva parasti ir iestatīta uz 10%~30% no maksimālās izvades strāvas. Tāpēc pakāpeniskas barošanas avotam strāvas maksimālā vērtība, kas plūst caur induktoru, ir augstāka nekā barošanas avotam. Izstrādes strāva ir par 5%~15% lielāka.

Pakāpeniskas pārslēgšanas barošanas avota induktācijas izvēle

Izvēloties induktoru pakāpeniskai pārslēgšanas barošanai, jums ir jānosaka maksimālais ieejas spriegums, izejas spriegums, jaudas pārslēgšanas frekvence, maksimālā ņirboņas strāva un darba cikls. Turpmāk kā piemērs ir ņemts 2. attēls, lai ilustrētu pakāpeniskas pārslēgšanas barošanas avota indukci. Pirmkārt, pieņemsim, ka komutēšanas frekvence ir 300kHz, ieejas sprieguma diapazons ir 12V±10%, izejas strāva ir 1A, un maksimālā ņirboņas strāva ir 300mA.

attēls: Pakāpeniskas pārslēgšanas barošanas ķēdes shēma.

Maksimālais ieejas spriegums ir 13,2 V, un attiecīgais darba cikls ir:

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

Starp tiem Vo ir izejas spriegums un Vi ir izejas spriegums. Kad slēdža caurule ir ieslēgta, spriegums uz induktora ir:

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

Kad slēdža caurule ir izslēgta, spriegums uz induktora ir:

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

dt=D/F(6)

Formula 2/3/6 aizstāšana ar 2. formulu dod:

Indukcijas izvēle pakāpeniskai komutācijas barošanai

Lai aprēķinātu pakāpeniskās komutācijas barošanas avota induktora vērtību, aprēķina metode ir tāda pati kā pakāpeniskas pārslēgšanas barošanas avotam, izņemot to, ka ir mainīta attiecība starp darba ciklu un induktora spriegumu.

Kā piemēru aprēķinam izmantojiet 3. attēlu. Pieņemot, ka komutēšanas frekvence ir 300kHz, ieejas sprieguma diapazons ir 5V±10%, izejas strāva ir 500mA, un efektivitāte ir 80%, maksimālā ņirboņas strāva ir 450mA, un atbilstošais darba cikls ir:

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

attēls: Pakāpeniskas komutācijas barošanas ķēdes shēma.

Kad slēdža caurule ir ieslēgta, spriegums uz induktora ir:

V=Vi=5,5 V(8)

Kad slēdža caurule ir izslēgta, spriegums uz induktora ir:

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

Formulas 6/7/8 aizstāšana ar 2. formulu dod:

Lūdzu, ņemiet vērā, ka pastiprinātā elektroapgāde atšķiras no pakāpeniskās barošanas avota ar to, ka pirmās strāvas strāvu ne vienmēr nodrošina induktora strāva. Kad slēdža caurule ir ieslēgta, induktora strāva ieplūst zemē caur slēdža cauruli, un slodzes strāvu nodrošina izejas kondensators. Tāpēc izejas kondensatoram jābūt pietiekamai enerģijas akrātu ietilpībai, lai nodrošinātu strāvu, kas vajadzīga slodzei šajā periodā. Tomēr izslēgšanas periodā strāva, kas plūst caur induktoru, ne tikai nodrošina slodzi, bet arī uzlādē izvades kondensatoru.

Vispārīgi runājot, jo lielāka indukcijas vērtība, jo mazāka ir izejas ņirboņa, bet energoapgādes dinamiskā reakcija būs attiecīgi sliktāka. Tāpēc indukcijas vērtības izvēli var pielāgot saskaņā ar ķēdes īpašajām lietošanas prasībām, lai sasniegtu vispiemērotāko efektu.

Komutācijas frekvences palielināšana var samazināt induktācijas vērtību, tādējādi samazinot indukācijas fizisko lielumu un ietaupot shēmas plates vietu. Tāpēc pašreizējam komutēšanas barošanas avotam ir tendence uz augstfrekvences attīstību, lai apmierinātu mazāku un mazāku elektronisko produktu prasības.

Lai iegūtu vairāk informācijas, lūdzu, sazinieties ar mumssales@xfullstar.com