Preklopni regulatori pretvaraju ulazni napon u viši ili niži izlazni napon, za koji se induktor koristi za privremeno skladištenje električne energije. Veličina induktora ovisi o frekvenciji uključivanja prekidača regulatora i očekivanoj struji koja teče kroz krug, pa kako odabrati ispravnu vrijednost induktora? Vrijednost induktora može se odrediti korištenjem uobičajene formule koja uključuje valovitost struje induktora.
U većini tehničkih listova za prekidačke regulatore, kao iu većini napomena o primjeni i drugih tekstova s objašnjenjima, preporučuje se valovitost struje induktora na 30 posto rada nominalnog opterećenja. To znači da su vrhovi struje induktora i doline struje induktora 15 posto viši i 15 posto niži, respektivno, od prosječne struje pri nazivnoj struji opterećenja. Zašto se odabir 30-postotnog talasa struje induktora ili omjera valovitosti struje (CR) može smatrati dobrim kompromisom?
Za buck pretvarače, kao što je onaj prikazan na slici 1, primjenjuje se jednačina 1:
Slika 1. odgovarajuće talasanje struje induktora kada se koristi buck pretvarač.
Ova formula izračunava potrebnu induktivnost za buck pretvarač na osnovu trenutnog omjera valovitosti CR, L. Ovaj omjer je tipično specificiran kao 0.3, ili 30 posto talasa od vrha do vrha. U ovoj formuli, D predstavlja radni ciklus, a T predstavlja vrijeme ciklusa, ovisno o odgovarajućoj frekvenciji uključivanja.
Šta se događa kada koristite drugačije valovanje struje induktora?
Na slici 2, crvena linija predstavlja valovitost struje induktora kola (omjer valovitosti struje (CR) od 30 posto sa izlaznom strujom od 3 A. Ovo je uobičajen kompromis u dizajnu sklopa prekidača regulatora. Plavi valni oblik odgovara induktoru valovitost struje od 133 posto, a zeleni talasni oblik odgovara valovitosti struje induktora od 7 posto.
Slika 2. Mreškanje struje induktora (crveno), malo talasanje struje induktora (plavo) i veliko talasanje struje induktora (zeleno) za omjer struje talasa od 30 posto pri nazivnom opterećenju.
Slika 3 prikazuje isto kolo koje radi s djelomičnim nazivnim opterećenjem kao i izlazna struja (npr. 1A). Pri velikom talasu struje induktora, kao što je prikazano plavim talasnim oblikom na slici 3, induktor će se potpuno isprazniti pri svakom ciklusu. Ovaj način rada naziva se diskontinuirani provodni način (DCM). U ovom načinu rada, stabilnost kontrolne petlje se mijenja i može proizvesti veće talasanje izlaznog napona.
Slika 3. Mreškanje struje induktora (crveno), malo talasanje struje induktora (plavo) i veliko talasanje struje induktora (zeleno) sa omjerom struje talasa od 30 posto pri djelomičnom opterećenju.
Dakle, mora se koristiti određeni omjer struje talasanja kako bi se izbjegao DCM. dobar kompromis se postiže pri omjeru struje talasanja od 30 posto. Ako je omjer struje mreškanja nizak, sistem će većinu vremena raditi u kontinuiranom načinu provođenja struje, čak i pri djelomičnim opterećenjima. Dakle, optimiziranjem kruga moguće je raditi u ovom načinu rada.
Šta će se dogoditi ako odaberem previsok omjer struje talasanja?
Omjeri struje talasa iznad 30 posto rezultiraju manjim veličinama induktora i nižim troškovima. Međutim, vršne struje su znatno veće, stvarajući veliku količinu elektromagnetnih smetnji (EMI), mnogo veće nego što tipična kola mogu prihvatiti. Osim toga, da bi se koristio kontinuirani način vođenja (CCM), struja opterećenja mora biti još veća. To još nije problem, ali se radne karakteristike mijenjaju u ovom načinu rada i to se mora uzeti u obzir pri projektovanju kola.
Osim toga, veći izlazni napon je rezultat nižeg talasanja struje induktora u poređenju sa nižim talasom struje induktora.
Šta će se dogoditi ako odaberem prenizak omjer struje talasa?
Omjeri struje talasa ispod 30 posto rezultiraju većim veličinama induktora i većim troškovima. Zbog velike veličine uređaja za pohranu energije, prolazni odziv opterećenja će biti nešto manji. Na primjer, kada se brzo isključi struja velikog opterećenja, snaga pohranjena u induktoru mora se negdje prenijeti. Ovo uzrokuje porast napona na izlaznom kondenzatoru (COUT). Što je više električne energije u induktoru, to je veći izlazni napon. Prenapon može oštetiti strujno kolo.
Nakon vaganja prednosti i mana različitih omjera valovitosti struje induktora, otkrili smo da je za većinu primjena prikladniji omjer valovitosti struje od oko 30 posto. Međutim, u nekim slučajevima je moguće odstupiti od toga, sve dok su rezultati prihvatljivi.
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., osnovan 2010. godine, je profesionalni proizvođač specijalizovan za SMT pick and place mašine, reflow peći, mašinu za štampanje šablona, SMT proizvodnu liniju i druge SMT proizvode.
Osnovana 2010. godine sa 100 plus zaposlenih i 8000 plus m2. tvornica nezavisnih imovinskih prava, kako bi se osiguralo standardno upravljanje i postiglo najekonomičnije efekte uz uštedu troškova.
Posjeduje vlastiti obradni centar, kvalifikovanog montažera, testera i QC inženjera, kako bi osigurao jake sposobnosti za proizvodnju, kvalitet i isporuku NeoDen strojeva.
Više od 40 globalnih partnera pokrivenih u Aziji, Evropi, Americi, Okeaniji i Africi, kako bi uspješno opsluživali 10000 plus korisnika u cijelom svijetu, kako bi osigurali bolju i bržu lokalnu uslugu i brz odgovor.