Выбор дросселя в импульсном источнике питания постоянного тока

13 Jan 2024

1. Введение

Индукторы широко используются в схемотехнике, и их основные функции в схемах включают в себя:

накопление энергии, фильтрация, дросселирование, резонанс, согласование и т. д. Основные параметры

индуктивность следующие:

Таблица 1 Основные параметры индуктивности

НЕТ.	Имя	Значение
1	Индуктивность L	Чем больше L, тем выше емкость аккумулирования энергии, тем меньше пульсация и тем меньше требуемая фильтрующая емкость. Однако чем больше L, тем больший размер индуктивности обычно требуется, что приводит к увеличению DCR и снижению эффективности постоянного тока, что, в свою очередь, увеличивает стоимость индуктивности.
2	Себя гармонический частота f0	Из-за наличия паразитной емкости в дросселе существует собственная резонансная частота. За пределами этого f0 индуктивность проявляет эффект емкости, а ниже этого f0 индуктивность проявляет эффект индуктивности (импеданс увеличивается с частотой).
3	ОКРУГ КОЛУМБИЯ сопротивление DCR	Общее сопротивление постоянному току эмалированного провода, используемого между электродами изделия. Согласно W=I2R, DCR может вызывать потери энергии, снижать эффективность постоянного тока, а также является основной причиной индуктивного нагрева.
4	резистор переменного тока РАК	Значение сопротивления индуктора на заданной частоте, в основном состоящее из сопротивления катушки индуктора постоянному току (скин- эффект при переменном токе), потерь в магнитном сердечнике и диэлектрических потерь. Чем больше RAC, тем выше значение Q.
5	Насыщенность текущий Исат	Обычно относится к значению постоянного тока, соответствующему уменьшению индуктивности на 30%.

2. Рассчитайте минимальную индуктивность.

Рассчитайте минимальную индуктивность и рассмотрите возможность разделения схемы преобразования постоянного тока на понижающую и повышающую.

Расчет минимального значения индуктивности для понижающей цепи

Формула расчета минимальной индуктивности схемы понижающего преобразования выглядит следующим образом:

в которой:

Таблица 2 Значение параметра

Имя	Значение
Вин	Входное напряжение
Воут	Выходное напряжение
Фс	частота переключения
ΔI	Индуктивный пиковый ток

обычно Δ. Если я беру «1/2» номинального тока Irat, то приведенная выше формула изменится следующим образом:

Расчет минимального значения индуктивности для двух повышающих цепей

Формула для расчета минимальной индуктивности схемы повышающего преобразования выглядит следующим образом:

Максимальный ток, протекающий через схему преобразования постоянного тока, Imax, в соответствии с Δ I принимает 50% номинального тока Irat, а формула расчета выглядит следующим образом:

3. Выбор индуктивности.

1. Рассчитайте значение индуктивности.

Необходимо рассчитать значение индуктивности, исходя из точности измерения индуктивности, и оставить определенный запас.

Для индукторов с точностью 20 %, если расчетный запас составляет 5 %, требуемое значение индуктивности, которое необходимо рассчитать, составляет:

L = （1+20%+5%）*Lmin

2, Расчет номинальной индуктивности

Фактическая используемая индуктивность будет немного больше рассчитанной нами индуктивности, и мы называем ее номинальной индуктивностью.

Если взять в качестве примера схему Boost, с входным напряжением 4,2 В, частотой переключения 1,2 МГц, выходным током 500 мА и выходным напряжением 5 В, требуемая индуктивность составит:

Итак: L=2,24 мкГн × 1,25=2,8 мкГн. По сравнению с 2,8 мкГн. Номинальная индуктивность для немного большего H составляет 3,3 мкГн. Таким образом, внешняя индуктивность DC-DC выбирается как индуктивность 3,3 мкГн.

3, Текущий расчет

Убедитесь, что ток насыщения Isat выбранного дросселя должен быть больше Imax, а ток повышения температуры должен быть больше выходного тока. Текущие требования:

Imax=Iout+1/2×ΔI=Iout+1/4×Iout=1,25×Iout=1,25×0,5А=0,625А

4. ПРИМЕЧАНИЕ.

а. Собственная резонансная частота f0 дросселя должна более чем в 10 раз превышать частоту переключения Fs.

б. Установите меньшее значение тока насыщения Isat и тока повышения температуры Irms.

в. В области больших токов решающую роль играет DCR, и чем больше DCR, тем ниже эффективность преобразования.

д. Многослойные индукторы имеют лучшее рассеивание тепла, более низкое значение ESR и более низкую стоимость, чем намотанные индукторы, но они имеют более низкое сопротивление току, чем намотанные индукторы.

е. Выбор индукторов с магнитным экранированием (экранированием или магнитным клейким покрытием) может эффективно улучшить EMI.f. Размер индуктивности: При одинаковой номинальной индуктивности размер напрямую влияет на

стоимость подбора материала.

г. Насыщение индуктивности может вызвать резкое увеличение тока, повысить температуру дросселя и повлиять на срок службы других компонентов.

Параметры переменного тока катушек индуктивности измеряются на частоте синусоидальной волны 100 К, и в практических приложениях необходимо подтвердить, подходит ли индуктивность путем реальных измерений.

теги :