Feste Induktivitätsspule

Der Nennstrom bezieht sich auf den maximal verfügbaren Strom im Design und es gibt zwei Arten: Isat und Irms, zwei Parameter, die Ingenieure leicht in die Irre führen können. Bei der Auswahl eines Projekts ist unklar, welcher Parameter zur Steuerung verwendet werden soll
Irms ist der Temperaturanstiegsstrom, und der übliche Standard ist der Strom, wenn die Induktortemperatur auf 40 Grad ansteigt, während Isat der magnetische Sättigungsstrom ist. Wenn der Induktorstrom zunimmt, nimmt die Induktivität des Induktors ab und die Fähigkeit des Induktors, Stromänderungen zu unterdrücken, nimmt ab, was zu einem abnormalen Systembetrieb oder einem Durchbrennen des Induktors führt. Bei der Auswahl von Induktoren müssen die folgenden Hauptprobleme berücksichtigt werden:
1. Bei der Auswahl der Induktivität ist es notwendig, sich auf die kleineren Parameter Isat und Irms zu beziehen;
2. Die Auswahl des Induktivitätsstroms bezieht sich auf den Spitzenstrom während des Betriebs des Schaltungssystems.
3. Bei der Auswahl des Induktivitätsstroms ist es wichtig, auf die Notwendigkeit eines Derating-Designs zu achten, normalerweise um 0,7.

DCR, auch als Gleichstromwiderstand bekannt, ist eine Induktivität, die Gleichstrom durchlassen kann, aber es gibt immer noch einen Gleichstromwiderstand. Die Größe des DCR beeinflusst die Heizleistung, die durch den durch den Induktor fließenden Strom verursacht wird.

Der Q-Wert, auch Qualitätsfaktor genannt, ist ein wichtiger Parameter zur Messung induktiver Geräte. Es bezieht sich auf das Verhältnis der Induktivität eines Induktors zu seiner äquivalenten Impedanz beim Betrieb mit einer bestimmten Wechselspannungsfrequenz. Je höher der Q-Wert eines Induktors ist, desto geringer ist sein Verlust und desto höher ist sein Wirkungsgrad. Der Qualitätsfaktor eines Induktors hängt vom Gleichstromwiderstand des Spulendrahts, dem dielektrischen Verlust des Spulengerüsts und den durch den Eisenkern, die Abschirmabdeckung usw. verursachten Verlusten ab.
Je nach Nutzungsszenario sind auch die Anforderungen an den Qualitätsfaktor Q unterschiedlich. Im Abstimmkreis beispielsweise benötigt die Induktivitätsspule einen höheren Q-Wert, denn je höher der Q-Wert, desto geringer sind die Verluste des Schaltkreises und desto höher ist der Wirkungsgrad des Schaltkreises. Bei der Koppelspule kann der Q-Wert niedriger sein, bei der Niederfrequenz- oder Hochfrequenzdrossel kann er jedoch entfallen.
In der Realität wird die Verbesserung des Q-Werts jedoch häufig durch einige Faktoren begrenzt, wie z. B. den Gleichstromwiderstand des Drahtes, den dielektrischen Verlust des Spulengerüsts, durch den Eisenkern und die Abschirmung verursachte Verluste sowie den Hochfrequenzbetrieb
Aufgrund des Skin-Effekts kann der Q-Wert der Spule nicht sehr hoch sein und liegt normalerweise im Bereich von zehn bis hundert, mit einem Maximum von nur vier bis fünfhundert.

Im Allgemeinen haben auf dem Markt erhältliche integrierte Schaltkreise (ICs) eine Schaltfrequenz von 20 kHz bis 2 MHz. Im Vergleich dazu verfügen einige Regler nur über einen Schaltfrequenzbereich von 30 bis 55 kHz.
Tipp: Um eine hohe Schaltfrequenz zu gewährleisten, können Sie versuchen, bestimmte Arten von Induktormaterialien zu verwenden:
● Verwenden Sie Materialien wie Ferrit, Eisenpulver und spezielle eisenlegierte Pulver (wie Superflux), um sicherzustellen, dass die erforderliche Frequenz erreicht werden kann.
● Wenn Sie eine Schaltfrequenz zwischen 100 und 1000 kHz benötigen, ist die Verwendung von Eisenpulver und Ferritmaterialien eine Option.
● Für Schaltfrequenzen über 1000 kHz sind spezielle Eisenlegierungspulver und Ferritmaterialien die beste Option.

Das Ziel der Verwendung eines Induktors besteht darin, den Leistungsverlust in einer Anwendung zu reduzieren. Der Induktorwert ist ein wichtiger Faktor, da er mit dem Welligkeitsstrom, dem unerwünschten Rest-Gleichstromausgang, zusammenhängt. Der Welligkeitsstrom ist wichtig für das Verständnis der Kernverluste. Daher sollten Sie Folgendes beachten:
Tipp:
● Wenn der Welligkeitsstrom kleiner ist, ist der Induktivitätswert höher.
● Wenn der Welligkeitsstrom höher ist, ist der Induktivitätswert niedriger.
Wenn Sie den Zusammenhang zwischen dem Induktivitätswert und dem Welligkeitsstrom verstehen, können Sie Leistungsverluste besser minimieren.

Einige Hersteller bieten neben Induktoren auch Simulationssoftware an. Mit dieser Software kann der Kunde die Induktorlasten berechnen. Sie können die Welligkeitsstrombelastung sowie die Gleichstrombelastung berechnen. Allerdings können die Daten falsch interpretiert werden.
Tipp: Es ist bekannt, dass Leistungsinduktivitäten selbsterhitzende Gleichströme haben, die im Allgemeinen über 104 °F liegen. Vom Sättigungsstrom spricht man oft, wenn der Induktivitätswert um 10 % sinkt. Dies ist jedoch kein standardmäßig in Datenblättern akzeptierter Wert, was zu Fehlinterpretationen führt. Achten Sie daher darauf, die Spezifikationen im Datenblatt zu verstehen.

Der Gleichstromwiderstand ist für die Bestimmung der Drahterwärmungsverluste von entscheidender Bedeutung. Es ist wichtig, einen Leistungsinduktor mit dem geringsten Widerstand zu finden. Viele Anwendungen erfordern jedoch kleine Induktoren, die Drähte mit kleinerem Durchmesser erfordern. Diese Drähte mit kleinerem Durchmesser erhöhen den Widerstand. Es müssen Kompromisse eingegangen werden, um den Widerstand zu minimieren und dennoch die Energiespeicherfähigkeiten beizubehalten.
Tipp: Wenn die Größe des Induktors stimmt, dann:
● Ein geringer Gleichstromwiderstand wird bei minimalem Temperaturanstieg erreicht.
● Hohe Induktivitäten erfordern häufig andere Leitermaterialien

Oftmals können ungeschirmte Leistungsinduktivitäten Probleme verursachen, wenn die Wicklungen magnetisch mit benachbarten Komponenten und Leiterbahnen gekoppelt sind. Um dies zu verhindern:
Tipp: Verwenden Sie eine magnetisch abgeschirmte Leistungsinduktivität. Stellen Sie außerdem sicher, dass das Design keine Leiterplatten über der Komponente oder Spuren unter den Komponenten aufweist. Dadurch wird eine magnetische Kopplung verhindert, indem ein Luftspalt zwischen den Komponenten geschaffen wird.