Wie wählt man eine geeignete Spule für ein Schaltnetzteil aus?

Induktivität wird auch als Erstickung bezeichnet, die durch "sehr große Trägheit" in der Strömung durch sie gekennzeichnet ist. Mit anderen Worten, aufgrund der Kontinuität des magnetischen Flusses muss der Strom auf der Induktivität kontinuierlich sein, sonst wird eine große Spannungsspitze erzeugt. Induktivität ist eine magnetische Komponente, und natürlich gibt es ein Problem der magnetischen Sättigung. Einige Anwendungen ermöglichen es, die Induktivität zu sättigen, einige Anwendungen ermöglichen es, die Saturation von einem bestimmten Stromwert aus einzugeben, und einige Anwendungen erlauben es nicht, dass die Induktivität gesättigt wird, was eine Unterscheidung in bestimmten Schaltkreisen erfordert.

In den meisten Fällen arbeitet die Induktivität im "linearen Bereich", zu diesem Zeitpunkt ist der Induktivitätswert eine Konstante und ändert sich nicht mit der Klemmenspannung und dem Strom. Es gibt jedoch ein Problem, das in der Schaltstromversorgung nicht ignoriert werden kann, d.h. die Wicklung der Induktivität verursacht zwei verteilte Parameter (oder parasitäre Parameter), einer ist der unvermeidliche Wicklungswiderstand und der andere die Verteilung im Zusammenhang mit dem Wicklungsprozess und den Materialien. Stray-Kapazität.

Stray-Kapazität hat wenig Wirkung bei niedrigen Frequenzen, aber es wird allmählich offensichtlich, wie die Frequenz zunimmt. Wenn die Frequenz höher als ein bestimmter Wert ist, kann die Induktivität zu einem kapazitiven Merkmal werden. Wenn die Streukapazität in einem Kondensator "konzentriert" ist, kann der äquivalente Schaltkreis der Induktivität verwendet werden, um die Kapazitätseigenschaften zu sehen, die nach einer bestimmten Frequenz auftreten.

Bei der Analyse des Arbeitszustands der Induktivität im Schaltkreis oder beim Zeichnen der Spannungs- und Stromwellenform können Sie die folgenden Merkmale berücksichtigen:

1. Wenn ein Strom I durch die Induktivität L fließt, ist die in der Induktivität gespeicherte Energie:E=0,5×L×I2(1)

2. In einem Schaltzyklus ist die Beziehung zwischen der Änderung des Induktivitätsstroms (Spitzen-zu-Spitzen-Wellenstrom) und der Spannung über den Induktivitätswert:V=(L×di)/dt(2)

Es kann gesehen werden, dass die Größe des Wellenstroms mit dem Induktivitätswert zusammenhängt.

3. Genau wie Kondensatoren Lade- und Entladeströme haben, haben Induktivitäten auch Lade- und Entladespannungsprozesse. Die Spannung am Kondensator ist proportional zum Integral des Stroms (Asek), und der Strom am Induktivität ist proportional zum Integral der Spannung (Voltsek). Solange sich die Induktivitätsspannung ändert, ändert sich auch die aktuelle Änderungsrate di/dt; die Vorwärtsspannung bewirkt, dass der Strom linear ansteigt und die Rückspannung bewirkt, dass der Strom linear abfällt.

Die Berechnung des richtigen Induktivitätswertes ist sehr wichtig für die Wahl des richtigen Induktivitäts- und Ausgangskondensators, um die kleinste Ausgangsspannungswelligkeit zu erhalten.

Aus Abbildung 1 geht hervor, dass der Strom, der durch die Schaltnetzteilinduktivität fließt, aus AC- und DC-Komponenten besteht. Da die AC-Komponente eine höhere Frequenz hat, fließt sie durch den Ausgangskondensator in den Boden und erzeugt die entsprechende Ausgangswellenspannung dv. =di×RESR. Diese Wellspannung sollte so niedrig wie möglich sein, um den normalen Betrieb des Stromsystems nicht zu beeinträchtigen. Im Allgemeinen beträgt der Spitzenwert 10 mV bis 500 mV.

Abbildung 1: Induktivitätsstrom in einem Schaltnetzteil.

Die Größe des Wellenstroms wirkt sich auch auf die Größe der Induktivität und des Ausgangskondensators aus. Der Wellenstrom wird in der Regel auf 10 % bis 30 % des maximalen Ausgangsstroms festgelegt. Daher ist bei einer schrittweisen Stromversorgung der Spitzenwert des Stroms, der durch die Induktivität fließt, höher als der der Stromversorgung. Der Ausgangsstrom ist 5 % bis 15 % größer.

Induktive Auswahl des Stufenschaltnetzteils

Wenn Sie eine Induktivität für ein Stufen-Down-Switching-Netzteil wählen, müssen Sie die maximale Eingangsspannung, Ausgangsspannung, Leistungsschaltfrequenz, maximalen Wellenstrom und Denkzyklus bestimmen. Im Folgenden wird Abbildung 2 als Beispiel zur Veranschaulichung der Berechnung der Induktivität eines Stufenschaltnetzteils herangezogen. Nehmen wir zunächst an, dass die Schaltfrequenz 300kHz beträgt, der Eingangsspannungsbereich 12V±10%, der Ausgangsstrom 1A und der maximale Wellenstrom 300mA beträgt.

Abbildung 2: Schaltplan des Stufenschaltnetzteils.

Die maximale Eingangsspannung beträgt 13,2 V, und der entsprechende Betriebszyklus ist:

D=Vo/Vi=5/13.2=0.379(3)

Unter ihnen ist Vo die Ausgangsspannung und Vi die Ausgangsspannung. Wenn das Schaltrohr eingeschaltet ist, ist die Spannung am Induktivität:

V=Vi-Vo=8.2V(4)

Wenn das Schaltrohr ausgeschaltet ist, ist die Spannung am Induktivität:

V=-Vo-Vd=-5.3V(5)

dt=D/F(6)

Die Substitution der Formel 2/3/6 in Formel 2 ergibt:

Induktive Auswahl der Schrittschaltnetzteil

Für die Berechnung des Induktivitätswerts des Step-up-Schaltnetzteils ist die Berechnungsmethode die gleiche wie bei der Step-Down-Schaltnetzteil, mit der Ausnahme, dass das Verhältnis zwischen dem Betriebszyklus und der Induktivitätsspannung geändert wurde.

Nehmen Sie Abbildung 3 als Beispiel für die Berechnung. Unter der Annahme, dass die Schaltfrequenz 300kHz beträgt, beträgt der Eingangsspannungsbereich 5V±10%, der Ausgangsstrom 500mA und der Wirkungsgrad 80%, der maximale Wellenstrom 450mA und der entsprechende Betriebszyklus ist:

D=1-Vi/Vo=1-5.5/12=0.542(7)

Abbildung 3: Schaltplan der Schritt-up-Schaltnetzteil.

Wenn das Schaltrohr eingeschaltet ist, ist die Spannung am Induktivität:

V=Vi=5.5V(8)

Wenn das Schaltrohr ausgeschaltet ist, ist die Spannung am Induktivität:

V=Vo+Vd-Vi=6.8V(9)

Die Substitution der Formel 6/7/8 in Formel 2 ergibt:

Bitte beachten Sie, dass sich das Step-up-Netzteil von der Stufenstromversorgung dadurch unterscheidet, dass der Laststrom des ersten nicht immer durch den Induktivitätsstrom bereitgestellt wird. Wenn das Schaltrohr eingeschaltet ist, fließt der Induktivitätsstrom durch das Schaltrohr in den Boden, und der Laststrom wird über den Ausgangskondensator bereitgestellt. Daher muss der Ausgangskondensator über genügend Energiespeicherkapazität verfügen, um den strombedarf, den die Last während dieses Zeitraums benötigt. Während der Abschaltzeit sorgt jedoch der durch die Induktivität fließende Strom nicht nur für die Last, sondern lädt auch den Ausgangskondensator auf.

Im Allgemeinen gilt: Je größer der Induktivitätswert, desto kleiner ist die Ausgangswelligkeit, aber die dynamische Reaktion der Stromversorgung wird entsprechend schlechter sein. Daher kann die Auswahl des Induktivitätswertes an die spezifischen Anwendungsanforderungen der Schaltung angepasst werden, um den idealsten Effekt zu erzielen.

Die Erhöhung der Schaltfrequenz kann den Induktivitätswert verkleinern, wodurch die physikalische Größe der Induktivität verkleinert und Platz sparend wird. Daher hat das aktuelle Schaltnetzteil einen Trend zur Hochfrequenzentwicklung, um die Anforderungen kleinerer und kleinerer elektronischer Produkte zu erfüllen.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte untersales@xfullstar.com