Bộ điều chỉnh chuyển mạch chuyển đổi điện áp đầu vào thành điện áp đầu ra cao hơn hoặc thấp hơn, trong đó một cuộn cảm được sử dụng để lưu trữ năng lượng điện tạm thời. Kích thước của cuộn cảm phụ thuộc vào tần số chuyển mạch của bộ điều chỉnh chuyển mạch và dòng điện dự kiến chạy qua mạch, vậy làm cách nào để chọn giá trị chính xác của cuộn cảm? Giá trị của cuộn cảm có thể được xác định bằng cách sử dụng một công thức chung kết hợp độ gợn sóng của dòng điện cảm.
Trong hầu hết các bảng dữ liệu dành cho bộ điều chỉnh chuyển mạch, cũng như trong hầu hết các ghi chú ứng dụng và các văn bản giải thích khác, độ gợn sóng của dòng điện cảm được khuyến nghị ở mức 30% hoạt động tải danh định. Điều này có nghĩa là đỉnh dòng điện dẫn và đáy dòng điện cảm ứng lần lượt cao hơn 15% và thấp hơn 15% so với dòng điện trung bình ở dòng tải danh định. Tại sao việc chọn độ gợn dòng điện cảm ứng 30 phần trăm hoặc tỷ lệ gợn dòng điện (CR) có thể được coi là một sự thỏa hiệp tốt?
Đối với bộ chuyển đổi Buck, chẳng hạn như bộ chuyển đổi trong Hình 1, áp dụng Công thức 1:
Hình 1. Độ gợn dòng điện cảm ứng tương ứng khi sử dụng bộ chuyển đổi Buck.
Công thức này tính toán độ tự cảm cần thiết cho bộ chuyển đổi Buck dựa trên tỷ lệ gợn hiện tại CR, L. Tỷ lệ này thường được chỉ định là 0.3 hoặc 30 phần trăm độ gợn từ đỉnh đến đỉnh. Trong công thức này, D đại diện cho chu kỳ làm việc và T đại diện cho thời gian của chu kỳ, tùy thuộc vào tần số chuyển mạch tương ứng.
Điều gì xảy ra khi bạn sử dụng một dòng điện cảm gợn sóng khác?
Trong Hình 2, đường màu đỏ biểu thị độ gợn dòng điện cảm ứng của mạch (tỷ lệ gợn dòng điện (CR) là 30 phần trăm với dòng điện đầu ra là 3 A. Đây là một lựa chọn thỏa hiệp phổ biến trong thiết kế mạch điều chỉnh chuyển mạch. Dạng sóng màu xanh lam tương ứng với một cuộn cảm độ gợn sóng hiện tại là 133 phần trăm và dạng sóng màu xanh lá cây tương ứng với độ gợn sóng dòng điện cảm ứng là 7 phần trăm .
Hình 2. Độ gợn dòng điện cảm ứng (màu đỏ), gợn sóng dòng điện cảm ứng nhỏ (màu xanh lam) và gợn sóng dòng điện cảm ứng lớn (màu xanh lá cây) cho tỷ lệ dòng điện gợn sóng là 30% ở mức tải danh nghĩa.
Hình 3 cho thấy mạch tương tự đang chạy với tải danh định một phần là dòng điện đầu ra (ví dụ 1A). Khi dòng điện gợn sóng cao, như được biểu thị bằng dạng sóng màu xanh lam trong Hình 3, cuộn cảm sẽ phóng điện hoàn toàn ở mỗi chu kỳ. Chế độ này được gọi là chế độ dẫn điện không liên tục (DCM). Ở chế độ này, độ ổn định của vòng điều khiển thay đổi và có thể tạo ra gợn sóng điện áp đầu ra cao hơn.
Hình 3. Gợn sóng dòng điện cảm ứng (màu đỏ), gợn sóng dòng điện cảm ứng nhỏ (màu xanh) và gợn sóng dòng điện cảm ứng lớn (màu xanh lá cây) với tỷ lệ dòng điện gợn sóng là 30% khi tải một phần.
Vì vậy, cần phải sử dụng một tỷ lệ dòng điện gợn nhất định để tránh DCM. một sự thỏa hiệp tốt đạt được ở tỷ số dòng điện gợn sóng là 30%. Nếu tỷ số dòng điện gợn sóng thấp, hệ thống sẽ hoạt động ở chế độ dẫn dòng điện liên tục trong hầu hết thời gian, ngay cả khi tải một phần. Vì vậy, bằng cách tối ưu hóa mạch, có thể hoạt động ở chế độ này.
Điều gì xảy ra nếu tôi chọn tỷ lệ dòng điện gợn sóng quá cao?
Tỷ lệ dòng điện gợn trên 30% dẫn đến kích thước cuộn cảm nhỏ hơn và chi phí thấp hơn. Tuy nhiên, dòng điện cực đại cao hơn đáng kể, tạo ra lượng nhiễu điện từ (EMI) lớn, cao hơn nhiều so với mức mà các mạch thông thường có thể chấp nhận. Ngoài ra, để sử dụng chế độ dẫn liên tục (CCM), dòng tải phải cao hơn nữa. Đây không phải là vấn đề, nhưng các đặc tính vận hành thay đổi ở chế độ này và điều này phải được tính đến khi thiết kế mạch.
Ngoài ra, điện áp đầu ra cao hơn do gợn sóng dòng điện cảm ứng thấp hơn so với gợn sóng dòng điện cảm ứng thấp hơn.
Điều gì xảy ra nếu tôi chọn tỷ lệ dòng điện gợn sóng quá thấp?
Tỷ lệ dòng điện gợn sóng dưới 30% dẫn đến kích thước cuộn cảm lớn hơn và chi phí cao hơn. Do kích thước lớn của thiết bị lưu trữ năng lượng nên phản ứng nhất thời của tải sẽ thấp hơn một chút. Ví dụ, khi ngắt nhanh dòng điện tải cao, nguồn điện tích trong cuộn cảm phải được truyền đi đâu đó. Điều này làm cho điện áp trên tụ điện đầu ra (COUT) tăng lên. Càng nhiều năng lượng điện trong cuộn cảm thì điện áp đầu ra càng cao. Quá điện áp có thể làm hỏng mạch cung cấp.
Sau khi cân nhắc những ưu điểm và nhược điểm của các tỷ lệ gợn sóng dòng điện cảm ứng khác nhau, chúng tôi nhận thấy rằng đối với hầu hết các ứng dụng, tỷ lệ gợn sóng dòng điện khoảng 30% hoặc hơn là phù hợp hơn. Tuy nhiên, trong một số trường hợp có thể đi chệch khỏi điều này, miễn là kết quả có thể chấp nhận được.
Chiết Giang NeoDen Technology Co., LTD., được thành lập vào năm 2010, là nhà sản xuất chuyên nghiệp chuyên về máy chọn và đặt SMT, lò nung lại, máy in stencil, dây chuyền sản xuất SMT và các sản phẩm SMT khác.
Được thành lập vào năm 2010 với hơn 100 nhân viên và hơn 8000 m2. nhà máy có quyền sở hữu độc lập, đảm bảo quản lý chuẩn mực và đạt hiệu quả kinh tế cao nhất cũng như tiết kiệm chi phí.
Sở hữu trung tâm gia công riêng, kỹ sư lắp ráp, người kiểm tra và QC có tay nghề cao, để đảm bảo khả năng mạnh mẽ cho việc sản xuất, chất lượng và giao hàng máy NeoDen.
Hơn 40 đối tác toàn cầu ở Châu Á, Châu Âu, Châu Mỹ, Châu Đại Dương và Châu Phi, để phục vụ thành công hơn 10000 người dùng trên toàn thế giới, nhằm đảm bảo dịch vụ địa phương tốt hơn và nhanh hơn cũng như phản hồi nhanh chóng.