Como escolher um indutor adequado para uma fonte de alimentação chaveada？

A indutância é também chamada de estrangulamento, que é caracterizada por&inércia muito grande" na corrente que flui através dele. Em outras palavras, devido à continuidade do fluxo magnético, a corrente no indutor deve ser contínua, caso contrário, será gerado um grande pico de tensão. A indutância é um componente magnético e, naturalmente, existe um problema de saturação magnética. Algumas aplicações permitem que o indutor sature, algumas aplicações permitem que o indutor entre em saturação a partir de um determinado valor de corrente e algumas aplicações não permitem que o indutor sature, o que requer distinção em circuitos específicos.

Na maioria dos casos, o indutor trabalha na região linear&GG, neste momento o valor da indutância é uma constante e não muda com a tensão e a corrente do terminal. Porém, existe um problema que não pode ser ignorado na comutação da fonte de alimentação, ou seja, o enrolamento da indutância causará dois parâmetros distribuídos (ou parâmetros parasitas), um é a inevitável resistência do enrolamento e o outro é a distribuição relacionada a o processo de enrolamento e materiais. Capacitância parasita.

A capacitância parasita tem pouco efeito em baixas frequências, mas torna-se gradualmente aparente à medida que a frequência aumenta. Quando a frequência é superior a um determinado valor, a indutância pode se tornar uma característica capacitiva. Se a capacitância parasita for GG,&concentrado; em um capacitor, o circuito equivalente da indutância pode ser usado para ver as características de capacitância que aparecem após uma certa frequência.

Ao analisar a condição de trabalho do indutor no circuito ou desenhar a forma de onda de tensão e corrente, você pode desejar considerar as seguintes características:

1. Quando uma corrente I flui através do indutor L, a energia armazenada no indutor é:E=0.5×L×I2(1)

2. Em um ciclo de comutação, a relação entre a mudança da corrente do indutor (corrente de ondulação pico a pico) e a tensão através do indutor é:V=(L × di) / dt (2)

Pode-se ver que a magnitude da corrente de ondulação está relacionada ao valor da indutância.

3. Assim como os capacitores têm correntes de carga e descarga, os indutores também têm processos de tensão de carga e descarga. A tensão no capacitor é proporcional à integral da corrente (A · seg), e a corrente no indutor é proporcional à integral da tensão (Volt · seg). Contanto que a tensão do indutor mude, a taxa atual de mudança di / dt também mudará; a tensão direta faz com que a corrente aumente linearmente e a tensão reversa faz com que a corrente caia linearmente.

Calcular o valor correto da indutância é muito importante para escolher o indutor e o capacitor de saída corretos para obter a menor ondulação de tensão de saída.

Pode-se ver na Figura 1 que a corrente que flui através do indutor chaveado da fonte de alimentação é composta por componentes CA e CC. Como o componente CA tem uma frequência mais alta, ele fluirá para o solo através do capacitor de saída e gerará a tensão de ondulação de saída correspondente dv.=di × RESR. Essa ondulação de tensão deve ser a mais baixa possível, para não afetar a operação normal do sistema de potência. Geralmente, o valor pico a pico é de 10mV ~ 500mV.

Figura 1: Corrente do indutor em uma fonte chaveada.

O tamanho da ondulação da corrente também afeta o tamanho do indutor e do capacitor de saída. A ondulação da corrente é geralmente definida para 10% ~ 30% da corrente de saída máxima. Portanto, para uma fonte de alimentação abaixadora, o valor de pico da corrente que flui através do indutor é maior do que o da fonte de alimentação. A corrente de saída é 5% ~ 15% maior.

Seleção de indutância da fonte de alimentação de chaveamento abaixador

Ao escolher um indutor para uma fonte de alimentação de chaveamento abaixador, você precisa determinar a tensão de entrada máxima, a tensão de saída, a frequência de chaveamento de alimentação, a corrente de ondulação máxima e o ciclo de trabalho. A seguir, a Figura 2 é um exemplo para ilustrar o cálculo da indutância de uma fonte de alimentação chaveada abaixadora. Primeiro, assuma que a frequência de chaveamento é 300kHz, a faixa de tensão de entrada é 12V ± 10%, a corrente de saída é 1A e a corrente de ondulação máxima é 300mA.

Figura 2: Diagrama de circuito da fonte de alimentação de chaveamento abaixador.

A tensão de entrada máxima é de 13,2 V, e o ciclo de trabalho correspondente é:

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

Entre eles, Vo é a tensão de saída e Vi é a tensão de saída. Quando o tubo da chave é ligado, a tensão no indutor é:

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

Quando o tubo da chave está desligado, a tensão no indutor é:

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

dt=D / F (6)

Substituir a fórmula 2/3/6 na fórmula 2 dá:

Seleção de indutância da fonte de alimentação de comutação de elevação

Para o cálculo do valor de indutância da fonte de alimentação de chaveamento elevador, o método de cálculo é o mesmo da fonte de alimentação chaveada de abaixador, exceto que a relação entre o ciclo de trabalho e a tensão do indutor foi alterada.

Tome a Figura 3 como exemplo de cálculo. Assumindo que a frequência de chaveamento é 300kHz, a faixa de tensão de entrada é 5V ± 10%, a corrente de saída é 500mA e a eficiência é 80%, a corrente de ondulação máxima é 450mA e o ciclo de trabalho correspondente é:

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

Figura 3: Diagrama de circuito da fonte de alimentação de chaveamento elevador.

Quando o tubo da chave é ligado, a tensão no indutor é:

V=Vi=5,5 V (8)

Quando o tubo da chave está desligado, a tensão no indutor é:

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

Substituir a fórmula 6/7/8 na fórmula 2 dá:

Observe que a fonte de alimentação de aumento é diferente da fonte de alimentação de redução porque a corrente de carga da anterior nem sempre é fornecida pela corrente do indutor. Quando o tubo da chave é ligado, a corrente do indutor flui para o solo através do tubo da chave e a corrente de carga é fornecida pelo capacitor de saída. Portanto, o capacitor de saída deve ter capacidade de armazenamento de energia suficiente para fornecer a corrente exigida pela carga durante este período. No entanto, durante o período de desligamento, a corrente que flui pelo indutor não apenas fornece a carga, mas também carrega o capacitor de saída.

De modo geral, quanto maior for o valor da indutância, menor será a ondulação de saída, mas a resposta dinâmica da fonte de alimentação será correspondentemente pior. Portanto, a seleção do valor da indutância pode ser ajustada de acordo com os requisitos de aplicação específicos do circuito para obter o efeito mais ideal.

O aumento da frequência de chaveamento pode diminuir o valor da indutância, diminuindo assim o tamanho físico da indutância e economizando espaço na placa de circuito. Portanto, a fonte de alimentação de comutação atual tem uma tendência de desenvolvimento de alta frequência para atender aos requisitos de produtos eletrônicos cada vez menores.

Para obter mais informações, entre em contato conosco emsales@xfullstar.com