A kapcsolószabályozók a bemeneti feszültséget magasabb vagy alacsonyabb kimeneti feszültséggé alakítják át, amelyhez egy induktort használnak az elektromos energia ideiglenes tárolására. Az induktor mérete a kapcsolási szabályozó kapcsolási frekvenciájától és az áramkörön átfolyó várható áramtól függ, így hogyan válasszam ki a megfelelő induktorértéket? Az induktor értéke egy általános képlettel határozható meg, amely magában foglalja az induktor áram hullámzását.
A legtöbb kapcsolási szabályozó adatlapján, valamint a legtöbb alkalmazási megjegyzésben és más magyarázó szövegben az induktor áram hullámossága a névleges terhelés 30 százalékán ajánlott. Ez azt jelenti, hogy az induktoráram csúcsai 15 százalékkal magasabbak, illetve 15 százalékkal alacsonyabbak az induktoráram völgyei, mint az átlagos áram a névleges terhelési áram mellett. Miért tekinthető jó kompromisszumnak a 30 százalékos induktoráram hullámzás vagy az áram hullámzási arány (CR) választása?
Az 1. ábrán látható bakkonverterekre az 1. egyenlet érvényes:
Az 1. ábra megfelelő induktoráram hullámzása buck konverter használatakor.
Ez a képlet a CR, L áram hullámzási aránya alapján számítja ki a buck-átalakító szükséges induktivitását. Ez az arány általában 0,3, vagyis 30 százalékos csúcs-csúcs hullámzás. Ebben a képletben D a munkaciklust, T pedig a ciklusidőt jelenti, a megfelelő kapcsolási frekvenciától függően.
Mi történik, ha más induktoráram hullámzást használ?
A 2. ábrán a piros vonal az áramkör induktoráram hullámzását jelöli (az áram hullámzási aránya (CR) 30 százalék 3 A kimeneti áram mellett. Ez egy gyakori kompromisszumos választás a kapcsolási szabályozó áramkör tervezésénél. A kék hullámforma egy induktornak felel meg 133 százalékos áramingadozás, a zöld hullámforma pedig 7 százalékos induktoráram hullámzásnak felel meg.
2. ábra Induktoráram hullámzása (piros), kis tekercsáram hullámossága (kék) és nagy induktoráram hullámzása (zöld) 30 százalékos hullámossági áramarány esetén névleges terhelés mellett.
A 3. ábra ugyanazt az áramkört mutatja, amely részleges névleges terheléssel működik, mint a kimeneti áram (pl. 1A). Magas induktoráram hullámzásnál, amint azt a 3. ábrán a kék hullámforma mutatja, az induktor minden ciklusban teljesen kisül. Ezt az üzemmódot nem folytonos vezetési módnak (DCM) nevezik. Ebben az üzemmódban a vezérlőkör stabilitása megváltozik, és nagyobb kimeneti feszültség hullámzást okozhat.
3. ábra Induktoráram hullámzása (piros), kis tekercsáram hullámossága (kék) és nagy induktoráram hullámzása (zöld), 30 százalékos hullámossági áramaránnyal részleges terhelésnél.
Tehát egy bizonyos hullámossági arányt kell alkalmazni a DCM elkerülése érdekében. jó kompromisszum érhető el 30 százalékos hullámáram-arány mellett. Ha a hullámossági arány alacsony, a rendszer az idő nagy részében folyamatos áramvezetési üzemmódban fog működni, még részleges terhelés esetén is. Tehát az áramkör optimalizálásával lehetséges ebben az üzemmódban működni.
Mi történik, ha túl magas hullámzási áramarányt választok?
A 30 százalék feletti hullámos áramviszonyok kisebb induktorméreteket és alacsonyabb költségeket eredményeznek. A csúcsáramok azonban lényegesen magasabbak, és nagy mennyiségű elektromágneses interferenciát (EMI) generálnak, sokkal nagyobb, mint amennyit a tipikus áramkörök el tudnak fogadni. Ezenkívül a folyamatos vezetési mód (CCM) használatához a terhelési áramnak még nagyobbnak kell lennie. Ez még nem probléma, de ebben az üzemmódban megváltoznak a működési jellemzők és ezt figyelembe kell venni az áramkör kialakításakor.
Ezen túlmenően, a nagyobb kimeneti feszültség alacsonyabb induktoráram-hullámozás eredménye, mint az alacsonyabb induktoráram hullámzása.
Mi történik, ha túl alacsony hullámossági arányt választok?
A 30 százalék alatti hullámosítóáram-arány nagyobb tekercsméretet és magasabb költségeket eredményez. Az energiatároló eszköz nagy mérete miatt a terhelési tranziens válasz valamivel alacsonyabb lesz. Például egy nagy terhelési áram gyors leválasztásakor az induktivitásban tárolt teljesítményt valahova át kell vinni. Ez a kimeneti kondenzátor (COUT) feszültségének emelkedését okozza. Minél több elektromos energia van az induktorban, annál nagyobb a kimeneti feszültség. A túlfeszültség károsíthatja a tápáramkört.
A különböző tekercsáram-ingadozási arányok előnyeinek és hátrányainak mérlegelése után azt találtuk, hogy a legtöbb alkalmazáshoz a körülbelül 30 százalékos áramingadozási arány megfelelőbb. Ettől azonban bizonyos esetekben el lehet térni, amennyiben az eredmények elfogadhatóak.
A 2010-ben alapított Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. egy professzionális gyártó, amely az SMT kiszedő és behelyező gépekre, reflow sütőkre, stencilnyomógépekre, SMT gyártósorokra és más SMT termékekre specializálódott.
2010-ben alakult, több mint 100 alkalmazottal és több mint 8000 négyzetméterrel. önálló tulajdonjogok gyárában, a szabványos kezelés biztosítása és a leggazdaságosabb hatások, valamint a költségek megtakarítása érdekében.
Saját megmunkáló központ, szakképzett összeszerelő, tesztelő és minőségellenőrző mérnökök tulajdonosa, hogy biztosítsa a NeoDen gépek gyártásához, minőségéhez és szállításához szükséges erős képességeket.
Több mint 40 globális partner Ázsiában, Európában, Amerikában, Óceániában és Afrikában, hogy sikeresen szolgáljon ki több mint 10 000 felhasználót az egész világon, hogy biztosítsa a jobb és gyorsabb helyi szolgáltatást és a gyors reagálást.