Bytteregulatorer konverterer inngangsspenningen til en høyere eller lavere utgangsspenning, som en induktor brukes for å midlertidig lagre elektrisk energi. Størrelsen på induktoren avhenger av koblingsfrekvensen til koblingsregulatoren og den forventede strømmen som flyter gjennom kretsen, så hvordan velger jeg riktig induktorverdi? Induktorverdien kan bestemmes ved å bruke en vanlig formel som inkorporerer induktorstrømmens krusning.
I de fleste datablad for bytte av regulatorer, så vel som i de fleste applikasjonsnotater og andre forklarende tekster, anbefales induktorstrømrippelen å være på 30 prosent av nominell belastningsdrift. Dette betyr at induktorstrømtoppene og induktorstrømdalene er henholdsvis 15 prosent høyere og 15 prosent lavere enn gjennomsnittsstrømmen ved den nominelle laststrømmen. Hvorfor kan det betraktes som et godt kompromiss å velge 30 prosent induktorstrømrippel eller strømrippelforhold (CR)?
For buck-omformere, slik som den vist i figur 1, gjelder ligning 1:
Figur 1. tilsvarende induktorstrømrippel ved bruk av en buck-omformer.
Denne formelen beregner den nødvendige induktansen for en buck-omformer basert på gjeldende krusningsforhold CR, L. Dette forholdet er vanligvis spesifisert som 0.3, eller 30 prosent topp-til-topp krusning. I denne formelen representerer D driftssyklusen og T representerer syklustiden, avhengig av den respektive koblingsfrekvensen.
Hva skjer når du bruker en annen induktorstrømrippel?
I figur 2 representerer den røde linjen kretsens induktorstrømrippel (strømrippelforhold (CR) på 30 prosent med en utgangsstrøm på 3 A. Dette er et vanlig kompromissvalg i koblingsregulatorkretsdesign. Den blå bølgeformen tilsvarer en induktor strømrippel på 133 prosent og den grønne bølgeformen tilsvarer en induktorstrømrippel på 7 prosent.
Fig. 2. Induktorstrømrippel (rød), liten induktorstrømrippel (blå) og stor induktorstrømrippel (grønn) for et rippelstrømforhold på 30 prosent ved nominell belastning.
Figur 3 viser den samme kretsen som kjører med en delvis nominell last som utgangsstrømmen (f.eks. 1A). Ved høy induktorstrømrippel, som vist med den blå bølgeformen i fig. 3, vil induktoren utlades fullstendig ved hver syklus. Denne modusen kalles diskontinuerlig ledningsmodus (DCM). I denne modusen endres stabiliteten til kontrollsløyfen og kan gi høyere utgangsspenningsrippel.
Fig. 3. Induktorstrømrippel (rød), liten induktorstrømrippel (blå) og stor induktorstrømrippel (grønn) med et rippelstrømforhold på 30 prosent ved dellast.
Så et visst krusningsstrømforhold må brukes for å unngå DCM. et godt kompromiss oppnås ved et krusningsstrømforhold på 30 prosent. Hvis rippelstrømforholdet er lavt, vil systemet fungere i kontinuerlig strømledningsmodus mesteparten av tiden, selv ved delbelastninger. Så ved å optimalisere kretsen er det mulig å operere i denne modusen.
Hva skjer hvis jeg velger et rippelstrømforhold som er for høyt?
Ripple strømforhold over 30 prosent resulterer i mindre induktorstørrelser og lavere kostnader. Imidlertid er toppstrømmene betydelig høyere, og genererer en stor mengde elektromagnetisk interferens (EMI), mye høyere enn typiske kretser kan akseptere. I tillegg, for å bruke kontinuerlig ledningsmodus (CCM), må belastningsstrømmen være enda høyere. Dette er foreløpig ikke et problem, men driftskarakteristikkene endres i denne modusen, og dette må tas i betraktning ved utforming av kretsen.
I tillegg resulterer en høyere utgangsspenning fra en lavere induktorstrømrippel sammenlignet med en lavere induktorstrømrippel.
Hva skjer hvis jeg velger et rippelstrømforhold som er for lavt?
Ripple strømforhold under 30 prosent resulterer i større induktorstørrelser og høyere kostnader. På grunn av den store størrelsen på energilagringsenheten, vil belastningstransientresponsen være noe lavere. For eksempel, når du raskt kobler fra en høy belastningsstrøm, må kraften som er lagret i induktoren overføres et sted. Dette fører til at spenningen over utgangskondensatoren (COUT) stiger. Jo mer elektrisk energi i induktoren, jo høyere utgangsspenning. Overspenning kan skade forsyningskretsen.
Etter å ha veiet fordelene og ulempene ved forskjellige induktorstrøm-rippelforhold, har vi funnet at for de fleste bruksområder er et strøm-rippelforhold på ca. 30 prosent mer egnet. Men i noen tilfeller er det mulig å fravike dette, så lenge resultatene er akseptable.
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., grunnlagt i 2010, er en profesjonell produsent som spesialiserer seg på SMT-plukk- og plassermaskin, reflowovn, sjablongtrykkmaskin, SMT-produksjonslinje og andre SMT-produkter.
Etablert i 2010 med 100 pluss ansatte & 8000 pluss kvm. fabrikk med uavhengige eiendomsrettigheter, for å sikre standard forvaltning og oppnå de mest økonomiske effektene samt spare kostnadene.
Eide eget maskineringssenter, dyktig montør, tester og QC-ingeniører, for å sikre de sterke evnene for NeoDen-maskiners produksjon, kvalitet og levering.
40 pluss globale partnere dekket i Asia, Europa, Amerika, Oceania og Afrika, for å kunne betjene 10000 pluss brukere i hele verden, for å sikre bedre og raskere lokal service og rask respons.