Inductoare bourns pentru convertoare de energie

Articolul descrie în detaliu parametrii principali și caracteristicile de proiectare ale inductoarelor. Exemple de selecție a acestor dispozitive pentru un convertor DC / DC cu convertizor în jos sunt date. pierderile lor se calculează și sunt descrise pe scurt câteva serii de inductori Bourns.

În prezent, produsele electronice consumă din ce în ce mai multă energie electrică. În același timp, cerințele de reducere a dimensiunilor acestora cresc, ceea ce implică o creștere a frecvenței de operare a convertoarelor de energie. Bobinele de inductanță, una dintre principalele componente ale regulatoarelor de tensiune, sunt utilizate în aproape toate sursele de energie, indiferent de locul în care sunt utilizate: în industria electronică auto și electronică, precum și în aplicații industriale. Deoarece inductorii fabricați folosind tehnologia tradițională ar putea să nu îndeplinească toate cerințele pentru produsele moderne, Bourns a creat mai multe serii de aceste dispozitive, în care curentul direct ajunge la 60 A.

În ciuda numărului mare de inductoare prezente pe piața actuală, alegerea lor pentru convertorul de putere de generație următoare nu este întotdeauna o sarcină simplă pentru dezvoltator. Pentru alegerea corectă a inductorului, este necesar să se determine parametrii săi: radiația electromagnetică, curentul nominal, materialul miezului și pierderile din acesta, temperatura de funcționare și curentul de saturație. Vom analiza și exemplifica rolul fiecăruia dintre acești parametri atunci când alegem cea mai bună bobină de inductanță, descriem caracteristicile de utilizare și avantajele dispozitivelor Bourns - dimensiunile, parametrii, ușurința în utilizare - pentru diferite aplicații.

FUNDAȚII FIZICE

Descrieți pe scurt legile fizice ale inductorului. Deși sunt cunoscute multor oameni chiar de la banca institutului, le reamintim acestea vor fi necesare pentru discuții ulterioare. Deci, inductorul este o componentă a circuitului electric, care stochează energia în câmpul magnetic al miezului.

Curentul care curge prin inductanță generează un flux magnetic. În timp ce cheia este deschisă și inductanța este conectată la rețea, curentul prin inductanță crește. Când inductanța este deconectată de la rețea, ea devine o sursă de curent; în consecință, fluxul magnetic din miez scade. Dacă curentul prin inductanță nu scade la zero, se presupune că circuitul funcționează într-un mod de curent continuu. Tensiunea pe inductor variază simultan cu modificarea curentului. În acest caz, curentul și tensiunea nu coincid în fază - tensiunea este de 180 ° înaintea curentului.

SCREENING

Înainte de a alege o bobină, este necesar să plasați componente și circuite care sunt sensibile la interferențe pe placa de circuite imprimate. Din soluția acestei probleme depinde conexiunea cu alte componente și contururi neecranate. Și, dimpotrivă, dispozitivele neecranate se caracterizează printr-o relație magnetică puternică cu alte componente și circuite de circuit.

Inductoarele ecranate au o dimensiune și un cost mare, caracterizate printr-o scădere destul de rapidă a inductanței cu creșterea curentului. Ele au, de asemenea, cel mai mic curent de saturație. Inductoarele neecranate sunt mai ieftine, au dimensiuni mai mici și un curent de saturație mai mare. Cu toate acestea, toate aceste avantaje, în unele cazuri, pot să nu conteze atunci când crește imunitatea la zgomot. Componentele semi-ecranate reprezintă un compromis între opțiunile de mai sus.

Alternativ, inductoarele cu miez toroidal pot deveni bobine. Un astfel de inductor este similar în caracteristicile sale cu unul protejat, iar diferența de aer în miez asigură o valoare ridicată a curentului.

CURELE INDUCTOARE CURENTE NOMINALE

Atunci când un curent variabil sau pulsatorie curge prin inductanță, în el apar pierderi. În starea de echilibru, curentul nominal nominal este egal cu rms curent Irms, ceea ce determină creșterea temperaturii clapetei cu 20-40 ° C. De fapt, acesta este curentul la care are loc aceeași disipare a puterii pe inductor. O astfel de definiție este corectă în cazul în care cursa curentului este mică și pierderile din nucleu pot fi neglijate. Uneori irmi ai unui inductor sunt clasificați ca rms sau curent de ieșire al unui convertor cu inductanță.

materialul de bază și pierderile

Pierderea în miez depinde de alegerea materialului miezului și a zonei sale transversale în același mod ca și curentul de pulsație și frecvența de comutare. Pierderile din inductor sunt determinate de pierderile din miez și din bobină. Pierderea în miez este definită ca diferența dintre energia stocată în miez în timpul conectării la rețea și energia pe care miezul le-a trimis la circuit atunci când este deconectat de la rețea. Tabelul 2 prezintă pierderea de bază, în funcție de material. Pierderile totale ale inductorului sunt determinate prin însumarea pierderilor în miez și în bobină. Acestea din urmă sunt determinate de expresia P = I2R.

TEMPERATURA CARDULUI ȘI SATURAȚIA

La alegerea domeniului temperaturii de funcționare, trebuie să se țină seama de faptul că, în general, nu coincide cu intervalul temperaturilor ambientale la care funcționează inductorul. De exemplu, dacă intervalul temperaturii de funcționare a inductorului este declarat între -40 ... 125 ° C și autoîncălzirea este de 40 ° C, atunci intervalul temperaturii ambientale ar trebui să varieze între -40 ... 85 ° C. Rețineți că numai limita superioară a temperaturii se modifică, cea mai mică nu se modifică.

Astfel, la curentul de saturație, miezul inductorului nu este într-o stare de saturație atunci când inductanța sa apropie de zero și devine egală cu inductanța unui șoc cu un miez nonmagnetic. Dezvoltatorul trebuie să considere această valoare ca fiind vârful maxim al convertorului cu inductanță. Să acordăm atenție unei alte circumstanțe: dacă un curent mare curge prin inductor suficient de mult, atât miezul cât și bobina pot fi deteriorate din cauza supraîncălzirii. În cele mai multe cazuri, supraîncălzirea este factorul limitator al operațiunii.

EXEMPLUL SELECȚIEI CURĂȚILOR DE INDUCERE

Luați în considerare procesul de selectare a unui inductor pentru un convertor DC / DC în jos. Parametrii de funcționare ai convertizorului sunt după cum urmează:

Tensiunea de intrare Vin = 8-12 V;

tensiunea de ieșire VO = 5 V;

curent de ieșire IO = 0,5-2 A;

Frecvența de operare: fswitch = 250 kHz.

Convertorul funcționează într-un mod de curent continuu, adică Curentul din accelerație nu scade la zero. Informațiile furnizate sunt suficiente pentru a selecta un inductor. Luați în considerare procesul de selecție pas cu pas.

1. Calculați perioada.

2. Determinați factorul de umplere minim.

3. Timpul deschis al cheii S.

4. Curentul de rupere curent în modul continuu nu depășește de obicei 30% din curentul maxim de ieșire.

5. Căderea de tensiune pe inductor este diferența dintre tensiunea maximă de intrare și cea de ieșire.

6. Valoarea minimă a inductanței.

7. Având în vedere posibila abatere de 20% din valoarea nominală și o scădere a inductanței cu 10-35% la curentul de vârf. Alegem dintr-un număr de valori nominale o bobină cu o inductanță de 33 μH. Aceasta este valoarea minimă pentru furnizarea unui mod curent continuu.

8. Magnitudinea curentului de vârf poate fi găsită din relație.

SELECTAREA COILULUI INDUSTRIAL OPTIM

Toate informațiile din această parte pot fi găsite în cataloagele companiei. Bourns oferă o gamă largă de inductori. Valoarea lor nominală este în limita a 0,1 μH 15 mH, iar curentul nominal variază în domeniul de 60 mA. 43 A (SLE); în timp ce curentul de saturație atinge 65 A. Pentru a selecta bobina necesară din acest set, este necesar să treceți prin mai multe etape succesiv. Mai jos este metoda de alegere oferită de Bourns.

1. Selectați componentele care îndeplinesc cerința curentă maximă.

2. Din ele selectați inductorii cu valoarea necesară a inductanței.

3. Realizați selecția pentru rezistența necesară a înfășurării (rezistență DC).

4. Pentru a restrânge în continuare domeniul de căutare, selectați un inductor adecvat pentru proiectarea sau tipul de miez.

5. Selectați numele bobinei din catalog.

6. Dacă este necesar, utilizați tabelul de referință cu cele mai recente produse.

TENDINȚE DE PRODUSE NOI

Seria SDR. Inductoare de putere neecranate pentru montarea pe suprafață. Valorile inductanță nominale sunt în intervalul de 0,68 mH ... 15 mH, iar valoarea curentă este 0,06-16 A. Bobina fabricate în carcase de diferite forme - rotunde, ovale, dreptunghiulare; înălțimea minimă a casetei: 2,2 mm.

Seria SRN. Inductoare de putere semi-ecranate pentru montare pe suprafață. Bobinele sunt umplute cu rășină epoxidică magnetică, care joacă rolul unui ecran. Radiațiile lor electromagnetice sunt considerabil mai mici decât cele ale inductoarelor neecranate. Acestea sunt mai ieftine și ocupă mai puțin spațiu pe placă în comparație cu inductoarele ecranate. Înălțimea minimă a inductorului: 1 mm. Gama de valori nominale ale seriilor de inductanță: 0,5470 μH. Curentul maxim atinge 10 A.

SRR. Inductoare de putere protejate pentru montarea pe suprafață în carcase rotunde și rectangulare. Domeniul nominal de inductanță al acestei serii este de 0,4715000 μH. Coil current: 0,07-20 A. Dispozitivele din această serie sunt foarte potrivite pentru tehnologia portabilă, afișaje LCD, playere etc. Bobinele de inductanță respectă cerințele Directivei RoHS.

SRU serie. O nouă serie de inductori ecranați. Forma lor este aproape de rotund, ceea ce simplifică instalarea, iar înălțimea minimă a corpului ajunge la 0,9 mm. O caracteristică unică a acestor inductoare este aceea că un număr de componente din această serie au aceleași dimensiuni pentru montarea pe placă, ceea ce vă permite să înlocuiți dispozitivele fără a modifica placa. Forma octogonală a carcasei permite instalarea fără erori și este, de asemenea, convenabilă pentru transport - reduce posibilitatea de rotire a componentelor într-un pachet de bandă. Rețineți că bobinele de inductanță cu ecran de mare putere sunt din ce în ce mai populare în diverse aplicații.

Seria SRP. Deoarece bobinele de acest tip sunt proiectate pentru circuite cu o frecvență de până la 5 MHz, înfășurarea acestora nu este rotundă, ci sârma plat. O astfel de înfășurare asigură compactitatea dispozitivelor; au o formă plană, astfel încât să poată fi montate unul pe celălalt. Bobina din sârmă fixă permite utilizarea a 95% din volum, ceea ce depășește în mod clar rata de utilizare de 70% la înfășurarea cu sârmă rotundă. În plus, firul plat are o suprafață mare, ceea ce reduce rezistența la curent alternativ. Acest lucru se observă în special la o frecvență înaltă, când efectul de suprafață începe să afecteze, sub acțiunea căruia curentul este deplasat din regiunea interioară a conductorului și distribuit de-a lungul suprafeței acestuia.

Să dăm un exemplu. În aceeași arie a secțiunii transversale de 0,64 mm2 de suprafață a unei zone plate sârmă bobina este 4,64 mm2, și de la o rundă - 2,83 mm2. Miezul presat al inductorului permite de asemenea utilizarea maximă a volumului și dimensiunii sale. Spațiul din interiorul miezului este umplut cu un compus magnetic, care mărește inductivitatea și servește simultan ca un scut.

În prezent, compania se pregătește să introducă mai mult de douăsprezece noi serii de inductori de putere pentru montarea pe suprafață. Dintre acestea, multe sunt special concepute pentru electronica auto. Acestea vor fi produse într-o versiune ecranată și neecranată și vor îndeplini cerințele standardului AEC-Q200.

Soluțiile de ordine BOURNS

Pentru a completa mai mult de 40 de ani de experiență în fabricarea și dezvoltarea de inductori, Bourns a achiziționat o diviziune a componentelor electromagnetice de la J.W. Miller, în spatele căruia se află deja 70 de ani de conducere pe piața inductoarelor. Experiența Bourns permite dezvoltarea și producerea de dispozitive la cererea clientului. Întregul proces durează doar 6-8 săptămâni. Calificarea înaltă a inginerilor companiei ne permite să dezvoltăm inductori care să satisfacă toate cerințele clienților, inclusiv. curent, inductanță, tip de bază și carcasă.

CONCLUZIE

Pentru a satisface cerințele moderne ale pieței electronice portabile, este necesar să se sporească fiabilitatea și să se reducă mărimea bobinelor de inductanță. Înțelegerea principiilor fizice ale muncii vă permite să alegeți inductorul de putere adecvat și să nu ghiciți călăuzirea. Reputația lui Bourns nu lasă nici o îndoială că produsele sale îndeplinesc toate cerințele, inclusiv flexibilitatea modificărilor, dimensiunile standard de montare, compactitatea etc. Specialiștii companiei vor putea găsi soluțiile optime pentru orice client.

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare