SOS electronic

Cum să înțelegem parametrii de putere inductivă ai convertoarelor DC/DC

Fișele tehnice fac referire la inductanță, curentul nominal, curentul de saturație, temperatura ambientală de lucru, temperatura maximă a componentelor, DCR și SRF – dar ce înseamnă toți acești paramterii? Când trebuie folosit un inductor ecranat sau unul ne-ecranat?

Ecranat sau Ne-Ecranat?
Inductorii neecranați au un circuit magnetic deschis. Fluxul magnetic indus de către curent în miezul bobinei sau a înfășurărilor, părăsește nucleul și se extinde în aer către celălalt capăt al miezului magnetic, unde completează întreg fluxul. Fluxul magnetic din afara miezului influențează toate circuitele din apropiere. Un inductor neecranat având aceeasi dimensiune ca unul ecranat, are un current de saturație mai mare și un cost mai scăzut.












Un inductor ecranat este proiectat astfel încât fluxul magnetic să nu părăsească niciodată miezul și previne astfel, posibilitatea interferării cu alte componente mai sensibile aflate în vecinătatea sa. Un inductor ecranat având aceeasi dimensiune ca unul neecranat, are un curent de saturație mai mic și un cost mai ridicat.








Datorită evoluției tehnologiei, în prezent există posibilitatea producției de inductori din materiale compozite. Miezul metallic al acestora este acoperit cu o pulbere metalică (fier cu aliaje din fier sau un mix de fier și alte metale), având dimensiunea particulelor cuprinsă între 4 și 10 um. În acest proces, bobinele sunt puse într-o matriță plină cu această pulbere metalică, astfel încât să poată fi acoperite în întregime. După această etapă, are loc etanșeizarea matriței la o presiune de aprox. 600 MPa, pentru a se putea forma acel miez pe care este înfășurată bobina. Particulele metalice din interiorul miezului, sunt înconjurate de materiale non-magnetice și care nu au conductivitate electrică (oxid de siliciu, amestecuri organice), ce formează un strat izolator. Inductorii ecranați produși printr-o astfel de tehnologie au caracteristici tehnice foarte bune, mai ales dacă discutăm de curenții de saturație.











Inductorii ecranați sunt mai scumpi datorită performanțelor mult imbunătățite și aici discutăm în mod special de Interferența Electromagnetică, care este foarte mult redusă (EMI). Un exemplu în acest sens, este atunci când un astfel de convertor lucrează la frecvențe mari de schimb.
Inductanța și frecvența de rezonanță (SRF, Self Resonant Frequency)
Inductanța este masurată în mod normal la tensiune mica (0.1 Vrms) și o frecvență de 100 kHz. Toleranța este ±20%. Frecvența de rezonanță, SRF – este frecvența la care inductanța infășurărilor unei bobine sau inductor, rezonează în mod natural cu capacitatea acelei înfășurări. O regulă de bune practici în acest sens, este ca frecvența de schimb să fie de 10 ori mai mică decât frecvența de rezonață, SRF.
Curentul nominal și curentul de saturație
Curentul nominal, este curentul efectiv sau curentul de joasă frecvență și este cel care provoacă creșterea temperaturii, de obicei 40 °C.

Creșterea temperaturii depinde de mulți factori, cum ar fi: modelul de PCB, marimea amprentei PCB-ului, proximitatea cu alte componente, etc. Din acest motiv este important ca în produsul final să se facă verificări în acest sens.

Curentul de saturație este definit prin faptul că acesta provoacă o scădere a inductanței de 10%, 20% sau chiar pînă la 30%.

Temperatura ambientală și temperatura maximă a bobinei
Surse multiple fac referire la diferite locații unde se poate determina temperature ambientală. În schimb, fișele tehnice nu sunt foarte clare cu privire la modul în care a fost testat acest lucru. Pentru mai multe informații, vă recomandăm să accesați link-urile cu articolele următoare What is ambient temperature, anyway, and why does it matter? sau Semiconductor and IC Package Thermal Metrics.

Cunoașterea temperaturii maxime a bobinei, ne poate ajuta să verificăm în mod corect temepratura acesteia în cadrul testelor de pe produsul finit. Temperatura bobinei nu trebuie să depăsească valorile date, chiar și în cele mai rele condiții de utilizare. Aceasta poate fi influențată de felul în care a fost proiectat circuitul, dispunerea componentelor pe PCB, amprenta și grosimea acestuia, felul în care aerul circula în interiorul carcasei PCB-ului, etc.

Rezistența curentului DC (DCR)
Este rezistenta curentului măsurat în bobină, la temperatura ambientală de 25°C. Așadar, este o valoare dependentă de temperatură. În mod normal, înfășurările unei bobine sunt fire de sîrmă din cupru. Coeficientul de rezistență al temperaturii pentru cupru, este aprox. +0.4% / °C. La prima vedere nu pare foarte mare, dar la un calcul mai atent, înseamnă că la o valoare a temperaturii de 125°C (125-25)*0.4% = 40%, deci rezistența crește cu 40%.
Rezistența crește odată cu frecvența și datorită efectului pelicular sau așa numitul ”skin effect”.

O proiectare standard a convertoarelor DC/DC, ia în calcul acoperitor curentii reziduali din bobina, ca valori cuprinse intre 20% și 40% din curentul de iesire. Acest tip de curent nu este unul sinusoidal, ci este unul de tip triunghi. În figura 9, se poate vedea că la o frecevnță de 200kHz valoarea este Rac/Rdc=1, iar rezistența totală la această frecvență este Rtot=Rdc+Rac=2Rdc. Puterea pierduta pe înfășurări va fi P = Pdc + Pac, Pdc = Idc^2*Rdc,
Pentru Iac(p-p)=0.3Idc, Pac = Iac_rms^2*Rac=(0.575*0.3*Idc)^2*2Rdc=0,06Idc^2*Rdc=0.06Pdc.
La frecvența de 1MHz, Rtot=Rdc+2.5Rdc=3.5Rdc and Pac=0.1Pdc.

Rezistența curentului AC, duce la creșterea pierderilor de putere pe înfăsurările bobinei. În acest sens, este recomandat să solicitați furnizorului dvs., informațiile care prezintă pierderile de putere în raport cu frecvența.
Cum o scoatem la capăt
Alegerea convertoarelor trebuie să facem considerând următoarele:
• Miezul bobinei nu se supraîncălzește, chiar și în condiții de utilizare maximă
• Inductanța nu scade sub valoarea minima care asigură stabilitatea convertizorului de frecvență
• Supra-saturarea trebuie evitată
• Convertorul are mărimea potrivită
• Convertorul are un randament maxim

Pentru a verifica într-un mod rapid dacă un inductor este potrivit pentru aplicația dvs., producători precum Vishay, Panasonic și Coilcraft, vă pun la dispoziție programe software specializat Puteți accesa link-urile:

http://www.vishay.com/inductors/calculator/calculator/
http://www.coilcraft.com/apps/power_tools/power/
https://util01.industrial.panasonic.com/ww/utilities/ds/chr-vw/view03/
https://util01.industrial.panasonic.com/ww/utilities/ds/pcc-sim/

Pentru mai multe informații cu privire la oferta noastră pe partea de inductoare și bobine, vă rugăm să vizitați pagina noastră WEB sau să ne trimiteți un mail la adresa, info@soselectronic.ro.

Do not miss these articles

Vă plac articolele noastre? Dacă da, atunci nu ratați nici unul! Nu trebuie să vă faceți griji în privința modului de livrare. Ne vom ocupa noi de tot pentru dvs.

Raportaţi o defecţiune

Doriți să schimbați ceva? Ați dat peste vreo eroare? Sau aveți vreun comentariu interesant? Împărtășiți-l cu noi. Comentariile valoroase vor fi recompensate. Aveți nevoie doar de a descrie eroarea sau un comentariu și sǎ furnizați datele dumneavoastră de contact. Vǎ mulțumim

Detalii de contact

Cookie-urile ne ajută să vă furnizăm servicii. Utilizând serviciile noastre, sunteţi de acord cu utilizarea cookie-urilor.
OK Mai multe informaţii