Làm thế nào để chọn một cuộn cảm phù hợp cho một nguồn cung cấp năng lượng chuyển mạch?

Cảm ứng còn được gọi là nghẹt thở, được đặc trưng bởi "quán tính rất lớn" trong dòng chảy qua nó. Nói cách khác, do tính liên tục của từ thông, dòng điện trên cuộn cảm phải liên tục, nếu không một gai điện áp lớn sẽ được tạo ra. Cảm ứng là một thành phần từ tính, và tự nhiên có vấn đề về độ bão hòa từ tính. Một số ứng dụng cho phép cuộn cảm bão hòa, một số ứng dụng cho phép cuộn cảm nhập độ bão hòa từ một giá trị hiện tại nhất định và một số ứng dụng không cho phép cuộn cảm bão hòa, đòi hỏi sự phân biệt trong các mạch cụ thể.

Trong hầu hết các trường hợp, cuộn cảm hoạt động trong "vùng tuyến tính", tại thời điểm này, giá trị cảm ứng là một hằng số và không thay đổi với điện áp và dòng điện đầu cuối. Tuy nhiên, có một vấn đề không thể bỏ qua trong nguồn điện chuyển mạch, nghĩa là cuộn dây của điện cảm sẽ gây ra hai thông số phân tán (hoặc thông số ký sinh trùng), một là điện trở cuộn dây không thể tránh khỏi và thứ hai là sự phân bố liên quan đến quá trình cuộn dây và vật liệu. Điện dung đi lạc.

Điện dung đi lạc có ít tác dụng ở tần số thấp, nhưng nó dần trở nên rõ ràng khi tần số tăng lên. Khi tần số cao hơn một giá trị nhất định, điện cảm có thể trở thành một đặc tính điện dung. Nếu điện dung đi lạc được "tập trung" vào tụ điện, mạch tương đương của điện cảm có thể được sử dụng để xem các đặc tính điện dung xuất hiện sau một tần số nhất định.

Khi phân tích điều kiện làm việc của cuộn cảm trong mạch hoặc vẽ điện áp và dạng sóng hiện tại, bạn có thể muốn xem xét các đặc điểm sau:

1. Khi một dòng điện tôi chảy qua cuộn cảm L, năng lượng được lưu trữ trong cuộn cảm là:E= 0,5×L×I2(1)

2. Trong một chu kỳ chuyển mạch, mối quan hệ giữa sự thay đổi của dòng điện cảm ứng (dòng điện gợn sóng đỉnh đến đỉnh) và điện áp trên cuộn cảm là:V =(L×di)/dt(2)

Có thể thấy rằng độ lớn của dòng điện gợn sóng có liên quan đến giá trị cảm ứng.

3. Cũng giống như tụ điện có dòng sạc và xả, cuộn cảm cũng có quá trình sạc và xả điện áp. Điện áp trên tụ điện tỷ lệ thuận với tích phân của dòng điện (A·giây) và dòng điện trên cuộn cảm tỷ lệ thuận với tích phân của điện áp (Volt·giây). Miễn là điện áp cuộn cảm thay đổi, tốc độ thay đổi di / dt hiện tại cũng sẽ thay đổi; điện áp chuyển tiếp làm cho dòng điện tăng tuyến tính và điện áp ngược khiến dòng điện giảm tuyến tính.

Tính toán giá trị cảm ứng chính xác là rất quan trọng để chọn đúng cuộn cảm và tụ điện đầu ra để có được gợn điện áp đầu ra nhỏ nhất.

Có thể thấy từ Hình 1 rằng dòng điện chảy qua cuộn cảm cung cấp điện chuyển mạch bao gồm các thành phần AC và DC. Bởi vì thành phần AC có tần số cao hơn, nó sẽ chảy vào mặt đất thông qua tụ điện đầu ra và tạo ra điện áp gợn sóng đầu ra tương ứng dv. =di×RESR. Điện áp gợn sóng này phải càng thấp càng tốt, để không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của hệ thống điện. Nói chung, giá trị đỉnh đến đỉnh là 10mV ~ 500mV.

Hình 1: Dòng điện cảm ứng trong nguồn điện chuyển mạch.

Kích thước của dòng điện gợn sóng cũng ảnh hưởng đến kích thước của cuộn cảm và tụ điện đầu ra. Dòng điện gợn sóng thường được đặt thành 10% ~ 30% dòng điện đầu ra tối đa. Do đó, đối với một nguồn cung cấp điện bước xuống, giá trị đỉnh của dòng điện chảy qua cuộn cảm cao hơn so với nguồn điện. Dòng điện đầu ra lớn hơn 5% ~ 15%.

Lựa chọn cảm ứng của nguồn điện chuyển mạch bước xuống

Khi chọn một cuộn cảm cho một nguồn điện chuyển mạch bước xuống, bạn cần xác định điện áp đầu vào tối đa, điện áp đầu ra, tần số chuyển mạch điện, dòng điện gợn sóng tối đa và chu kỳ nhiệm vụ. Sau đây lấy Hình 2 làm ví dụ để minh họa việc tính toán điện cảm ứng của nguồn điện chuyển mạch bước xuống. Đầu tiên, giả sử rằng tần số chuyển mạch là 300kHz, dải điện áp đầu vào là 12V±10%, dòng điện đầu ra là 1A và dòng điện gợn sóng tối đa là 300mA.

Hình 2: Sơ đồ mạch cung cấp điện chuyển mạch bước xuống.

Điện áp đầu vào tối đa là 13,2V và chu kỳ nhiệm vụ tương ứng là:

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

Trong số đó, Võ là điện áp đầu ra và Vi là điện áp đầu ra. Khi ống công tắc được bật, điện áp trên cuộn cảm là:

V=Vi-Vo=8.2V(4)

Khi ống công tắc bị tắt, điện áp trên cuộn cảm là:

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

dt = D / F(6)

Thay thế công thức 2/3/6 thành công thức 2 cho:

Lựa chọn cảm ứng của nguồn điện chuyển mạch bước lên

Để tính toán giá trị cảm ứng của nguồn điện chuyển mạch bước lên, phương pháp tính toán giống như của nguồn điện chuyển mạch bước xuống ngoại trừ mối quan hệ giữa chu kỳ nhiệm vụ và điện áp cuộn cảm đã được thay đổi.

Lấy Hình 3 làm ví dụ để tính toán. Giả sử rằng tần số chuyển mạch là 300kHz, dải điện áp đầu vào là 5V±10%, dòng điện đầu ra là 500mA và hiệu quả là 80%, dòng điện gợn sóng tối đa là 450mA và chu kỳ nhiệm vụ tương ứng là:

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

Hình 3: Sơ đồ mạch cung cấp điện chuyển mạch bước lên.

Khi ống công tắc được bật, điện áp trên cuộn cảm là:

V = Vi = 5,5V(8)

Khi ống công tắc bị tắt, điện áp trên cuộn cảm là:

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

Thay thế công thức 6/7/8 vào công thức 2 cho:

Xin lưu ý rằng nguồn điện bước lên khác với nguồn điện bước xuống ở chỗ dòng điện tải của nguồn điện trước đây không phải lúc nào cũng được cung cấp bởi dòng điện cảm ứng. Khi ống công tắc được bật, dòng điện cuộn cảm chảy vào mặt đất thông qua ống công tắc và dòng tải được cung cấp bởi tụ điện đầu ra. Do đó, tụ điện đầu ra phải có đủ công suất lưu trữ năng lượng để cung cấp dòng điện theo yêu cầu của tải trong giai đoạn này. Tuy nhiên, trong thời gian tắt, dòng điện chảy qua cuộn cảm không chỉ cung cấp tải mà còn sạc tụ điện đầu ra.

Nói chung, giá trị cảm ứng càng lớn, gợn sóng đầu ra càng nhỏ, nhưng phản ứng động của nguồn điện sẽ tồi tệ hơn tương ứng. Do đó, việc lựa chọn giá trị cảm ứng có thể được điều chỉnh theo các yêu cầu ứng dụng cụ thể của mạch để đạt được hiệu quả lý tưởng nhất.

Sự gia tăng tần số chuyển mạch có thể làm cho giá trị cảm ứng nhỏ hơn, do đó làm cho kích thước vật lý của cuộn cảm nhỏ hơn và tiết kiệm không gian bảng mạch. Do đó, nguồn điện chuyển mạch hiện nay có xu hướng phát triển tần số cao để đáp ứng yêu cầu của các sản phẩm điện tử nhỏ hơn và nhỏ hơn.

Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo sốsales@xfullstar.com