Превключващите регулатори преобразуват входното напрежение в по-високо или по-ниско изходно напрежение, за което се използва индуктор за временно съхраняване на електрическа енергия. Размерът на индуктора зависи от честотата на превключване на превключващия регулатор и очаквания ток, протичащ през веригата, така че как да избера правилната стойност на индуктора? Стойността на индуктора може да се определи с помощта на обща формула, която включва пулсациите на тока на индуктора.
В повечето таблици с данни за превключващи регулатори, както и в повечето бележки за приложението и други обяснителни текстове, се препоръчва пулсациите на тока на индуктора да бъдат при 30 процента от номиналния товар. Това означава, че пиковете на индукторния ток и долините на тока на индуктора са съответно с 15 процента по-високи и 15 процента по-ниски от средния ток при номиналния ток на натоварване. Защо изборът на 30 процента пулсации на тока на индуктора или коефициент на пулсации на тока (CR) може да се счита за добър компромис?
За преобразуватели на пари, като този, показан на фигура 1, се прилага уравнение 1:
Фигура 1. съответна пулсация на тока на индуктора при използване на понижаващ преобразувател.
Тази формула изчислява необходимата индуктивност за преобразувател на пари въз основа на текущото съотношение на пулсации CR, L. Това съотношение обикновено се определя като 0.3 или 30 процента пулсация от пик до пик. В тази формула D представлява работния цикъл, а T представлява времето на цикъла, в зависимост от съответната честота на превключване.
Какво се случва, когато използвате различна пулсация на тока на индуктора?
На Фигура 2 червената линия представлява пулсациите на тока на индуктора на веригата (коефициент на пулсации на тока (CR) от 30 процента с изходен ток от 3 A. Това е често срещан компромисен избор при проектирането на веригата на превключващия регулатор. Синята форма на вълната съответства на индуктор пулсация на тока от 133 процента и зелената форма на вълната съответства на пулсация на тока на индуктора от 7 процента.
Фигура 2. Пулсация на тока на индуктора (червено), малка пулсация на тока на индуктора (синьо) и голяма пулсация на тока на индуктора (зелено) за съотношение на тока на пулсации от 30 процента при номинално натоварване.
Фигура 3 показва същата верига, работеща с частично номинално натоварване като изходния ток (напр. 1A). При висока пулсация на тока на индуктора, както е показано от синята форма на вълната на Фиг. 3, индукторът ще се разрежда напълно при всеки цикъл. Този режим се нарича режим на прекъсната проводимост (DCM). В този режим стабилността на управляващия контур се променя и може да доведе до по-високи пулсации на изходното напрежение.
Фигура 3. Пулсации на тока на индуктора (червено), малка пулсация на тока на индуктора (синьо) и голяма пулсация на тока на индуктора (зелено) със съотношение на тока на пулсации от 30 процента при частично натоварване.
Така че трябва да се използва определено съотношение на тока на пулсации, за да се избегне DCM. добър компромис се получава при коефициент на пулсации на тока от 30 процента. Ако коефициентът на пулсации на тока е нисък, системата ще работи в режим на непрекъснато провеждане на ток през повечето време, дори при частични натоварвания. Така че чрез оптимизиране на веригата е възможно да се работи в този режим.
Какво се случва, ако избера коефициент на пулсационен ток, който е твърде висок?
Коефициенти на пулсации на тока над 30 процента водят до по-малки размери на индукторите и по-ниски разходи. Пиковите токове обаче са значително по-високи, генерирайки голямо количество електромагнитни смущения (EMI), много по-високи, отколкото типичните вериги могат да приемат. В допълнение, за да се използва непрекъснат режим на проводимост (CCM), токът на натоварване трябва да бъде още по-висок. Това все още не е проблем, но работните характеристики се променят в този режим и това трябва да се вземе предвид при проектирането на схемата.
В допълнение, по-високото изходно напрежение е резултат от по-ниска пулсация на тока на индуктора в сравнение с по-ниска пулсация на тока на индуктора.
Какво се случва, ако избера коефициент на пулсации на тока, който е твърде нисък?
Съотношенията на тока на пулсациите под 30 процента водят до по-големи размери на индуктора и по-високи разходи. Поради големия размер на устройството за съхранение на енергия преходният отговор на натоварването ще бъде малко по-нисък. Например, при бързо изключване на голям ток на натоварване, мощността, съхранявана в индуктора, трябва да бъде прехвърлена някъде. Това води до повишаване на напрежението на изходния кондензатор (COUT). Колкото повече електрическа енергия има в индуктора, толкова по-високо е изходното напрежение. Пренапрежението може да повреди захранващата верига.
След като претеглихме предимствата и недостатъците на различните коефициенти на пулсации на тока на индуктора, открихме, че за повечето приложения коефициент на пулсации на тока от около 30 процента е по-подходящ. В някои случаи обаче е възможно да се отклоните от това, стига резултатите да са приемливи.
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., основана през 2010 г., е професионален производител, специализиран в SMT машина за избор и поставяне, пещ за преформатиране, машина за печат на шаблони, SMT производствена линия и други SMT продукти.
Създадена през 2010 г. с над 100 служители и над 8000 кв.м. фабрика за независими права на собственост, за да се осигури стандартно управление и постигане на най-икономически ефекти, както и спестяване на разходи.
Притежава собствен обработващ център, квалифициран монтажник, тестер и QC инженери, за да гарантира силните способности за производство, качество и доставка на машини NeoDen.
Над 40 глобални партньора, обхванати в Азия, Европа, Америка, Океания и Африка, за успешно обслужване на повече от 10 000 потребители в целия свят, за осигуряване на по-добро и по-бързо местно обслужване и бърз отговор.