החלפת ציוד חשמל שולט אלקטרוניקה המודרנית כי הם משלבים יעילות גבוהה עם טביעת רגל קטנה.בלב של כל ממיר עובר שוכנת קבוצה של אלמנטים אחסון אנרגיה - מחנכים ו capaciacitors - אשר מנהלים את ההעברה, סינון, ותקנה של אנרגיה חשמלית.ללא רכיבים אלה, את פעולת המעבר רציפה תיצור עקרונות ספציפיים, רעש, והבנה כיצד לשלב inducology ו capaci חיונית להשגת ביצועים יעילים, עיצובים בסיסיים, עיצובים יעיל.

מימון של אנרגיה אחסון ב-Switching Converters

ממירים Switching פועלים במהירות מעבר למוליכים למחצה (MOSFET או BJT) על ומחוץ, ובכך חיתוך מתח קלט לתוך הדופקים. הדופקים האלה הם לאחר מכן בממוצע על ידי רכיבי אחסון אנרגיה לייצר פלט יציב.ה inductor מאחסן אנרגיה בשדה המגנטי שלה במהלך שלב מתג-on ומשחרר אותו במהלך שלב ההחלפה, שמירה על זרם הנוכחי.

ההתנהגות של רכיבים אלה נשלטת על ידי מערכות יחסים בסיסיות.עבור מחנכים, האיזון תנודתי השני חייב להיות נשמר על פני כל מחזור מעבר. עבור קפקאים, איזון הנוכחי (טעון) מבטיח כי זרם הכניעה הממוצע הוא אפס במצב יציב.

המונחים: Energy Storage Elements

אינדוקטור מאחסן אנרגיה בצורת שדה מגנטי כאשר הזרם זורם דרכו.האנרגיה המאוחסן היא פרופורציה לידע ולכיכר של הזרם:0 בהמרה, זרם המחנך בדרך כלל יש משולש או ראות' גלפורנט או מגובה DC.

מבחר חומרי הליבה של הליבה של Ferrite מציעים אחריות גבוהה והפסדים עתירי נמוך בתדרים גבוהים, מה שהופך אותם אידיאלי עבור המרמרים המודרניים ביותר (100 kHz למספר MHz) ליבות ברזל מאוישים לספק צפיפות משיכה גבוהה יותר אבל להראות יותר אובדן ליבה; הם לעתים קרובות בשימוש ביישומים עתירי גבוה שבו שולי השאיבה הם דאגה.

הפסדי קוטר (I2R) והפסדי הליבה (Hsteresis ו-eddy Current) מייצרים חום.מעצבים חייבים לוודא כי עליית הטמפרטורה של אינדוקטור נשארת בדירוג של הרכיב תחת עומס גרוע ותנאים נוחים. AnFLT:0application Note from Texas InstrumentsFLT:1 מספק הליכה יסודית של בחירתם עבור ממירים, כיסוי, אובדן ליבה הנוכחי, והפסדים.

Capacitors in Energy Storage and Filter

(ב) קיבולים מאחסנים אנרגיה בתחום אלקטרוסטטי.בהחלפת אספקת חשמל, פלטים בעיקר מסננים את הקרע של המתח שנוצר על ידי ה- inductor הנוכחי ripple מתח שווה את זרם הקרועה שהוכפל על ידי הדחף של קיבול בתדירות ההחלפה. כי אימפולס שווה ערך הוא שילוב של תגובה קיבולית (XLTF:0CIRRE) ו-RVRE), מקבילה (R).

קפוצים אלקטרוליטיים (aluminum או tantalum) מציעים קיבול גבוה נפח בעלות נמוכה, אבל יש להם ESR גבוה יחסית ESL, כמו גם חיים מוגבלים. Ceramic capacitors, במיוחד diqua II dielectrics (X5R, X7R, X7R), לספק מאוד ESR ו ESL, ביצועים גבוהים, וחיים ארוכים, עם זאת, שלהם קיבול נמוך מאוד תחת חום איטי של חום, הוא לעתים קרובות עם חום חום איטי של חום, כמו גם עם חום, 000 חום, 000 חום, 000 חום, ופרק נמוך מאוד, 000 חום, 000 חום, 000 איטי מאוד, 000.

יש לכבד את הדירוג הנוכחי של ripple: מעליו הוא גורם חימום פנימי מופרז וכישלון מוקדם. Capacitor derating (operating מתחת למתח מדורג על ידי 20-50%) משפר את האמינות, במיוחד עבור סוגים קרמיקה הסובלים מאפקט מתח.FLT:0A מאמר טכני מפורט מ Analog DevicesFLT:1 מסביר כיצד לבחור קפצופיטורים המבוססים על דרישות transient ו-ript.

ראשי תיבות של Key Design Parameters for Energy Storage Components

כמה פרמטרים תלויים להנחות את הבחירה של מחנכים ו capacitors. תדירות המעבר קובע בסיס: תדרים גבוהים יותר מאפשרים ניכוי קטן יותר וערכי קיבול, אבל להגדיל את אובדן המעבר עשוי לדרוש דידות מהירות יותר או ממותת. מעצבי חייב לאזן את גודל, עלות ויעילות.

וולט ודירוגים נוכחיים

(התלמידים והקפיצרים חייבים לעמוד במתחים שיא ובזרמים עם שוליים נאותים.עבור אינדוקטור, זרם הישבן (IIRFLT:0satph1) צריך להיות לפחות 20-30% מעל הזרם הגבוה ביותר בסקאלה (בתוספת יבולים), המתח ה- DC מדורג צריך להיות לפחות 1.5-2 פעמים הפלט המקסימלי כדי לחשבוכים והופכים את התפוקה המלאה.

סדרת נאמנות (ESR) ו- Ripple

ESR תורם ישירות לפענוח מתח קרוע כי זרם הקרוע דרך זה. ESR נמוך מפחית את הקרע אבל עשוי גם להפחית לחות בשלב הכוח, עלול לגרום חוסר יציבות אם הלולאה הבקרה אינה מיועדת כראוי. עבור אלקטרוליטיקה, ESR יורד עם תדירות אבל עלייה בטמפרטורות נמוכות. Ceramics לשמור על ESR נמוך בטווח רחב.

תגובה עצמית ותגובה עצמית

לכל קיבולטור יש תדר עצמי (SRF) שבו האימפולס שלו מצטמצם. מעל SRF, capacitor מתנהג כמו אינדוקטור יעיל עבור סינון יעיל, SRF של capacitor צריך להיות הרבה מעל תדירות המעבר. קטן-ערך קטן-ערך קטן כמו מחסנים (0.1-1 μF) בדרך כלל יש SRFs בעשרות M, מה שהופך אותם אידיאלי עבור דלקת עצמית גבוהה יותר ⁇ קרמיקה.

שיקולים ⁇ -Specific

מעבר שונה להתנצלות מציבים לחצים שונים על אינדוקטורים ו- capacitors.התתתות הבאות מתייחסות לסוגי הנפוץ ביותר.

Buck Converters

במירת באג"ח, המלומד ממוקם בין הצומת המעבר לבין הפלט. במהלך מרווח מתג-on, הנוכחי רמפות למעלה, אחסון אנרגיה; במהלך מתג-off, את הגוון החופשי של גלגל חופשי ושחררות אנרגיה.הפלט החלק את הפלט הנוכחי של ה- Eductor הוא בדרך כלל על בסיס האגודל הרצוי (בדרך כלל על ידי 20-4%) של עומס אלקטרו-קפיטור יעיל של ה-ASRT הנוכחי.

Boost Converters

במגירה מוגברת, המפיץ ממוקם בין קלט והחלפת Node. המחליף מחבר את הממריץ לקרקע במהלך הזמן, אחסון אנרגיה; במהלך זמן קצר, מתח אינדוקטור מוסיף למתח קלט, מה שמחייב זרם לתוך עומס פלט הפלט (Facitor חייב להתמודד עם זרמי קרוע גדולים כי הגוון רק מוליכים בזמן המאוחר יותר ; גם את ה-recepreatives הנוכחי הוא גבוה mpreatives) הוא קבוע (Freative) כדי לשמור על ה-Freative) הנוכחי הוא זרם ה-Frevetecterprpecteecterpecteecteecte (האפקט הנוכחי הוא גם כן).

Buck-Boost ו- SEPIC Converters

(המומרים של באק-בול (המונעים או שאינם מונעים) ו- SEPIC (המומרים הראשונים בהשכלה) משתמשים במחנך יחיד או שניים משותפים במחנכים.ב-SEPIC, הפיכה הפיכה מעבירה אנרגיה בין השלבים הקלט והפלט.

יישום מעשי ושחרור

רכיבים אידיאליים אינם קיימים בעולם האמיתי; אינדוקציות טפיליות וכנפיים מנקודות PCB, רכיב מוביל, ומבנים פנימיים דהויג ביצועים.

צמצום החדירה הפרדוקסית וה Capacitance

יש להציב את Inductors ו capacitors קרוב ככל האפשר לצומת ולטעום ככל האפשר כדי למזער את אזור לולאה גבוהה (input capacitor, מתג, אינדוקטור, פלט capacitor) צריך להיות חזק. השתמש רחב, קצר עקבות נחושת עבור נתיבים הפיכה עתירי גבוה.עבור capacitors, מרובים דרך מטוס קטן להפחית את קצבה לתוך אספקת גבוהה.

מקום של מחנכים ו Capacitors

אינדוקטורים קורנים פלוקס מגנטי; הם צריכים להיות מוכוונים כך שהשדה המגנטי אינו מפריע לשחימת אנלוגית רגישה או מחנכים אחרים במערכת. שמור הרחק מן קצה הלוח ומרכיבים רגישים ל-EMI. Out Capacitors יש להציב לאחר המחנך, קרוב ככל האפשר לפלט, לסדר אותם בתצורת כוכבים או תצורה כדי להפחית את הלחץ אל תוך המשטח כדי רצפה כדי נפילה אל תוך המשטח.

ניהול ארס

אובדן ליבה והפסדים נחושת מייצרים חום.להבטיח אזור נחושת נאות סביב אינדוקטור כדי לבצע חום, לשקול קירור אוויר מאולץ אם הטמפרטורה הממוקדת גבוהה. קיבולת החיים של Capacitor היא מאוד תלות טמפרטורה; כל 10 מעלות צלזיוס בדרך כלל מחליש את החיים של אלקטרוליאטים אלומיניום. השתמש capacitors מדורגים עבור טווח הטמפרטורה התפעולי או גבוה יותר) ו deple את ה-phing את זרם עם קצת חום או חום.

טכניקות מתקדמות

ביישומים מאתגרים, בחירה בסיסית ופריסה עשויים לא להספיק.הטכניקות הבאות משפרות את הביצועים והאמינות.

סנובבר (Subber Circuits for Damping)

מעברים גורמים לצלצול עקב אינדוקציות פרציטיות וכנפיים. A snubber (רשת RC סדרה) מעבר לתנור או הממריץ יכול לחב את הטבעת הזאת.ערך Capacitor הוא בדרך כלל בסדר של כמה מאות picofars לכמה ננופרטים, ואת הערך התנגדות הוא נבחר לחי באופן ביקורתי את ה-RLC.

Multiphase Converters ו Interleaving

עבור תפוקה גבוהה-הווה, ממירי באג"ח מרובים משתמשים במספר רב של מחנכים ו- capacitors, עם שלבים מזועזעים בזמן. זה מקטין את הזרמים של קלט ופלט, המאפשרים מחנכים קטנים יותר ו capacitors. תדירות הקרע האפקטי מוכפל על ידי מספר השלבים, מפשטת סינון.

שימוש ב- Ceramic לעומת אלקטרוליטי Capacitors

Capacitors Ceramic מציעים את הביצועים ESR הנמוך ביותר וגבוה ביותר, אבל ה- capacitance טיפות באופן משמעותי מתחת להטיה DC (עד 60-80% עבור X5R / X7R) זה חייב להיות מופקד לתוך העיצוב: לבחור גישה נופיית גבוהה יותר או להשתמש ב- Eup-cyated אחסון משותף (למשל, CG /0 לערכים קטנים).

מסקנה

מרכיבי אחסון אנרגיה - אינדוקטורים ו- capacitors - הם עמוד השדרה של החלפת ציוד כוח.הבחירה הנכונה והמיקום שלהם קובעים יעילות, פלט ripple, תגובה חולפת ואמינות - על ידי הבנת העקרונות הבסיסיים של אחסון אנרגיה, ההשפעה של אפקטים parasitic, ואת הדרישות הייחודיות של התקנים שונים להתנצלות, מעצבים יכולים ליצור אספקת חשמל העומדת במטרות ביצועים מחמירות. גישה שיטתית, שיטתית ל- inductor ו-Freatives, ו-Freative טכניקות מתקדמות יותר, כמו אופטימיזציה של זמן קצר יותר, ו-reatives, ו-reatives, ו-reperi-reatives, כמו שיטות פעולה עם תכונות מתקדמות יותר, ו-reativeratives, כדי להבטיח תכונות עיצוביות, ו-reperrepertyeric יותר, ו-repertyreatives-reperrepertyerreatives-reatives-reatives-reatives-reatives-reatives-reatives-reativeratives-reatives-Innering.