Dobór odpowiedniej cewki indukcyjnej (dławika formowanego) do danego obwodu, nie tylko ze względu na jej wygląd, ale także zwracając uwagę na jej parametry dynamiczne i ograniczenia fizyczne w obwodzie.
Induktory monolityczne są stosowane głównie w obwodach mocy (takich jak przetwornice DC-DC) do magazynowania energii, filtrowania i realizacji funkcji swobodnego przepływu. Aby pomóc Ci dokonać optymalnego wyboru, podzielimy proces selekcji na pięć kluczowych kroków:
1. Określ wymiary fizyczne i opakowanie (Krok 1: Czy zmieści się?)
To najprostsze kryterium selekcji. Cewki indukcyjne monolityczne to zazwyczaj standardowe, prostokątne struktury przypominające układy scalone.
* Ograniczenia wymiarowe: Zmierz rozmiar i limity wysokości zarezerwowanych padów na płytce PCB. Typowe wymiary to 3,0 × 3,0 mm, 4,0 × 4,0 mm, 5,0 × 5,0 mm itd., przy czym wysokość waha się od 1,0 mm do 5,0 mm.
* Konstrukcja zacisku: Sprawdź, czy jest to standardowy zacisk „dwuzaciskowy”, czy zacisk „czterozaciskowy”, mający na celu redukcję promieniowania.
* Uwaga: Nawet jeśli długość i szerokość są takie same, wysokość często decyduje o tolerancji mocy induktora. Upewnij się, że nie wybierzesz niewłaściwego.
2. Oblicz i dopasuj indukcyjność (wartość L)
Indukcyjność określa wielkość tętnień prądu. Wybór zbyt dużej lub zbyt małej indukcyjności wpłynie na wydajność zasilacza.
* Zapoznaj się z instrukcją obsługi układu scalonego: Arkusze danych większości układów scalonych do zarządzania energią (IC) zawierają zalecane wzory do obliczania wartości indukcyjności.
Ogólny wzór można przybliżyć jako L={(V_{in}-V_{out})XV_{out}/{V_{in}Xf_{sw}XI_{out} XRippleRatio}}
* gdzie f_{sw} to częstotliwość przełączania, a współczynnik RippleRatio wynosi zazwyczaj 20%~30%.
* Tolerancja: Cewki monolityczne mają zwykle tolerancję wynoszącą ±20% lub ±30% (np. klasy M lub N), a podczas obliczeń należy zachować pewien margines.
3. Parametry prądu rdzenia: Należy wziąć pod uwagę oba „prądy”
To najbardziej podatna na błędy część! Karta katalogowa cewek indukcyjnych formowanych integralnie zazwyczaj określa dwa różne prądy znamionowe i oba warunki muszą być spełnione jednocześnie:
* Prąd nasycenia (I_{sat}): ograniczenie sztywne
* Definicja: Prąd, gdy indukcyjność spada do określonego współczynnika (zwykle 10% do 30% wartości początkowej).
*Metoda wyboru: I_{sat} musi być większe niż prąd szczytowy (I_{peak}) w obwodzie.
*Obliczanie prądu szczytowego: I_{peak} = I_{out} + ΔI_L/2 (czyli prąd wyjściowy plus połowa prądu tętniącego).
*Konsekwencje: Jeżeli I_sat jest niewystarczające, cewka natychmiast ulegnie nasyceniu magnetycznemu, co spowoduje gwałtowny spadek indukcyjności i doprowadzi do szybkiego wzrostu prądu, co może spowodować spalenie tranzystora przełączającego.
Prąd wzrostu temperatury (I2 {rms}): współczynnik nagrzewania
*Definicja: Wartość skuteczna prądu, przy której temperatura powierzchni cewki indukcyjnej wzrasta o określoną wartość (zwykle 40°C).
*Jak wybrać: I2 {rms} musi być większe niż maksymalny prąd wyjściowy (I2 {out}) w obwodzie.
*Skutek: Jeśli wartość skuteczna I2 jest niewystarczająca, cewka ulegnie przegrzaniu, co nie tylko zmniejszy wydajność, ale może również uszkodzić połączenia lutowane płytki PCB.
4. Zwróć uwagę na rezystancję prądu stałego (DCR) i sprawność
DCR (rezystancja prądu stałego) to rezystancja samej cewki indukcyjnej.
*Wpływ: DCR może powodować utratę miedzi (P_ {loss}=I ^ 2 XR), która jest bezpośrednio przekształcana w ciepło i zmniejsza wydajność energetyczną.
*Równowaga: Jeżeli rozmiar i koszt na to pozwalają, lepszy jest mniejszy DCR.
5. Weź pod uwagę częstotliwość rezonansu własnego
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej, które występuje, gdy zmienia się natężenie prądu płynącego przez przewodnik. Gdy do wykonania cewki użyjemy metalowego drutu i natężenie prądu płynącego przez cewkę ulegnie zmianie, wystąpi zjawisko indukcji elektromagnetycznej o znacznym natężeniu. Samoindukowana odwrotna siła elektromotoryczna cewki hamuje zmiany natężenia prądu i odgrywa rolę w jego stabilizacji. W szczególności, jeśli cewka indukcyjna znajduje się w stanie, w którym nie przepływa przez nią prąd, będzie ona próbowała zablokować przepływ prądu po włączeniu obwodu. Jeśli cewka indukcyjna znajduje się w stanie, w którym przepływa przez nią prąd, będzie ona próbowała utrzymać stałe natężenie prądu po odłączeniu obwodu.
Czas publikacji: 21-01-2026