સમાચાર

સારાંશ

ઇન્ડક્ટર્સ કન્વર્ટરને સ્વિચ કરવા માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ઘટકો છે, જેમ કે એનર્જી સ્ટોરેજ અને પાવર ફિલ્ટર્સ. ઇન્ડક્ટરના ઘણા પ્રકારો છે, જેમ કે વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે (ઓછી આવર્તનથી ઉચ્ચ આવર્તન સુધી), અથવા વિવિધ મુખ્ય સામગ્રી જે ઇન્ડક્ટરની લાક્ષણિકતાઓને અસર કરે છે, વગેરે. સ્વિચિંગ કન્વર્ટરમાં વપરાતા ઇન્ડક્ટર ઉચ્ચ-આવર્તન ચુંબકીય ઘટકો છે. જો કે, સામગ્રી, કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓ (જેમ કે વોલ્ટેજ અને વર્તમાન), અને આસપાસના તાપમાન જેવા વિવિધ પરિબળોને લીધે, પ્રસ્તુત લાક્ષણિકતાઓ અને સિદ્ધાંતો તદ્દન અલગ છે. તેથી, સર્કિટ ડિઝાઇનમાં, ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુના મૂળભૂત પરિમાણ ઉપરાંત, ઇન્ડક્ટરના અવરોધ અને AC પ્રતિકાર અને આવર્તન વચ્ચેનો સંબંધ, મુખ્ય નુકસાન અને સંતૃપ્તિ વર્તમાન લાક્ષણિકતાઓ વગેરેને હજુ પણ ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે. આ લેખ અનેક મહત્વપૂર્ણ ઇન્ડક્ટર કોર મટિરિયલ્સ અને તેમની લાક્ષણિકતાઓનો પરિચય આપશે, અને પાવર એન્જિનિયરોને વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ પ્રમાણભૂત ઇન્ડક્ટર પસંદ કરવા માટે માર્ગદર્શન પણ આપશે.

પ્રસ્તાવના

ઇન્ડક્ટર એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન ઘટક છે, જે ઇન્સ્યુલેટેડ વાયર વડે બોબીન અથવા કોર પર ચોક્કસ સંખ્યામાં કોઇલ (કોઇલ) વાઇન્ડિંગ કરીને રચાય છે. આ કોઇલને ઇન્ડક્ટન્સ કોઇલ અથવા ઇન્ડક્ટર કહેવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના સિદ્ધાંત અનુસાર, જ્યારે કોઇલ અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર એકબીજાની સાપેક્ષમાં આગળ વધે છે, અથવા કોઇલ વૈકલ્પિક પ્રવાહ દ્વારા વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે, ત્યારે મૂળ ચુંબકીય ક્ષેત્રના પરિવર્તનને પ્રતિકાર કરવા માટે પ્રેરિત વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન થશે, અને વર્તમાન પરિવર્તનને નિયંત્રિત કરવાની આ લાક્ષણિકતાને ઇન્ડક્ટન્સ કહેવામાં આવે છે.

ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્યનું સૂત્ર સૂત્ર (1) તરીકે છે, જે ચુંબકીય અભેદ્યતા માટે પ્રમાણસર છે, વિન્ડિંગનો ચોરસ N વળે છે અને સમકક્ષ ચુંબકીય સર્કિટ ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર Ae છે, અને સમકક્ષ ચુંબકીય સર્કિટ લંબાઈ le ના વિપરિત પ્રમાણસર છે. . ઇન્ડક્ટન્સના ઘણા પ્રકારો છે, દરેક વિવિધ કાર્યક્રમો માટે યોગ્ય છે; ઇન્ડક્ટન્સ આકાર, કદ, વિન્ડિંગ પદ્ધતિ, વળાંકની સંખ્યા અને મધ્યવર્તી ચુંબકીય સામગ્રીના પ્રકાર સાથે સંબંધિત છે.

(1)

આયર્ન કોરના આકારના આધારે, ઇન્ડક્ટન્સમાં ટોરોઇડલ, ઇ કોર અને ડ્રમનો સમાવેશ થાય છે; આયર્ન કોર સામગ્રીના સંદર્ભમાં, ત્યાં મુખ્યત્વે સિરામિક કોર અને બે નરમ ચુંબકીય પ્રકારો છે. તેઓ ફેરાઇટ અને મેટાલિક પાવડર છે. માળખું અથવા પેકેજિંગ પદ્ધતિના આધારે, વાયરના ઘા, મલ્ટિ-લેયર અને મોલ્ડેડ હોય છે, અને વાયરના ઘા બિન-શિલ્ડેડ હોય છે અને અડધા ચુંબકીય ગુંદર શિલ્ડેડ (સેમી-શિલ્ડ) અને શિલ્ડેડ (શિલ્ડેડ) વગેરે હોય છે.

ઇન્ડક્ટર ડાયરેક્ટ કરંટમાં શોર્ટ સર્કિટની જેમ કામ કરે છે અને વૈકલ્પિક પ્રવાહ માટે ઉચ્ચ અવરોધ રજૂ કરે છે. સર્કિટના મૂળભૂત ઉપયોગોમાં ચોકીંગ, ફિલ્ટરિંગ, ટ્યુનિંગ અને ઊર્જા સંગ્રહનો સમાવેશ થાય છે. સ્વિચિંગ કન્વર્ટરની એપ્લિકેશનમાં, ઇન્ડક્ટર એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઊર્જા સંગ્રહ ઘટક છે, અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ રિપલને ઘટાડવા માટે આઉટપુટ કેપેસિટર સાથે લો-પાસ ફિલ્ટર બનાવે છે, તેથી તે ફિલ્ટરિંગ કાર્યમાં પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

આ લેખ ઇન્ડક્ટર્સની વિવિધ મુખ્ય સામગ્રી અને તેમની લાક્ષણિકતાઓ તેમજ ઇન્ડક્ટર્સની કેટલીક વિદ્યુત લાક્ષણિકતાઓનો પરિચય કરાવશે, જે સર્કિટ ડિઝાઇન દરમિયાન ઇન્ડક્ટર્સની પસંદગી માટે મહત્વપૂર્ણ મૂલ્યાંકન સંદર્ભ તરીકે છે. એપ્લિકેશન ઉદાહરણમાં, ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્યની ગણતરી કેવી રીતે કરવી અને વ્યવસાયિક રીતે ઉપલબ્ધ પ્રમાણભૂત ઇન્ડક્ટરને કેવી રીતે પસંદ કરવું તે વ્યવહારિક ઉદાહરણો દ્વારા રજૂ કરવામાં આવશે.

મુખ્ય સામગ્રીનો પ્રકાર

સ્વિચિંગ કન્વર્ટરમાં વપરાતા ઇન્ડક્ટર ઉચ્ચ-આવર્તન ચુંબકીય ઘટકો છે. કેન્દ્રમાં મુખ્ય સામગ્રી ઇન્ડક્ટરની લાક્ષણિકતાઓને સૌથી વધુ અસર કરે છે, જેમ કે અવરોધ અને આવર્તન, ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય અને આવર્તન, અથવા મુખ્ય સંતૃપ્તિ લાક્ષણિકતાઓ. નીચે આપેલા કેટલાક સામાન્ય આયર્ન કોર સામગ્રીઓની તુલના અને તેમની સંતૃપ્તિ લાક્ષણિકતાઓને પાવર ઇન્ડક્ટર પસંદ કરવા માટેના મહત્વપૂર્ણ સંદર્ભ તરીકે રજૂ કરશે:

1. સિરામિક કોર

સિરામિક કોર એક સામાન્ય ઇન્ડક્ટન્સ સામગ્રી છે. તે મુખ્યત્વે કોઇલને વિન્ડિંગ કરતી વખતે ઉપયોગમાં લેવાતી સહાયક રચના પ્રદાન કરવા માટે વપરાય છે. તેને "એર કોર ઇન્ડક્ટર" પણ કહેવામાં આવે છે. કારણ કે વપરાયેલ આયર્ન કોર અત્યંત નીચા તાપમાન ગુણાંક સાથે બિન-ચુંબકીય સામગ્રી છે, ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય ઓપરેટિંગ તાપમાન શ્રેણીમાં ખૂબ જ સ્થિર છે. જો કે, માધ્યમ તરીકે બિન-ચુંબકીય સામગ્રીને કારણે, ઇન્ડક્ટન્સ ખૂબ જ ઓછું છે, જે પાવર કન્વર્ટરના ઉપયોગ માટે ખૂબ યોગ્ય નથી.

2. ફેરાઇટ

સામાન્ય ઉચ્ચ આવર્તન ઇન્ડક્ટર્સમાં વપરાતો ફેરાઇટ કોર એ નિકલ ઝિંક (NiZn) અથવા મેંગેનીઝ ઝીંક (MnZn) ધરાવતું ફેરાઇટ સંયોજન છે, જે ઓછી બળજબરી સાથે નરમ ચુંબકીય ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રી છે. આકૃતિ 1 સામાન્ય ચુંબકીય કોરનો હિસ્ટેરેસિસ કર્વ (BH લૂપ) બતાવે છે. ચુંબકીય સામગ્રીના બળજબરી બળ HC ને બળજબરી બળ પણ કહેવામાં આવે છે, જેનો અર્થ છે કે જ્યારે ચુંબકીય સામગ્રી ચુંબકીય સંતૃપ્તિમાં ચુંબકીય કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેનું ચુંબકીયકરણ (ચુંબકીયકરણ) શૂન્ય સુધી ઘટે છે તે સમયે જરૂરી ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાત. નિમ્ન જબરદસ્તીનો અર્થ છે ડિમેગ્નેટાઇઝેશન માટે ઓછો પ્રતિકાર અને એનો અર્થ એ પણ છે કે હિસ્ટેરેસીસનું ઓછું નુકસાન.

મેંગેનીઝ-ઝીંક અને નિકલ-ઝીંક ફેરાઈટ્સમાં અનુક્રમે 1500-15000 અને 100-1000 જેટલી સાપેક્ષ અભેદ્યતા (μr) હોય છે. તેમની ઉચ્ચ ચુંબકીય અભેદ્યતા આયર્ન કોરને ચોક્કસ વોલ્યુમમાં વધારે બનાવે છે. આ ઇન્ડક્ટન્સ. જો કે, ગેરલાભ એ છે કે તેનો સહન કરી શકાય તેવો સંતૃપ્તિ પ્રવાહ ઓછો છે, અને એકવાર આયર્ન કોર સંતૃપ્ત થઈ જાય પછી, ચુંબકીય અભેદ્યતા ઝડપથી ઘટી જશે. જ્યારે આયર્ન કોર સંતૃપ્ત થાય છે ત્યારે ફેરાઇટ અને પાવડર આયર્ન કોરોની ચુંબકીય અભેદ્યતાના ઘટતા વલણ માટે આકૃતિ 4 નો સંદર્ભ લો. સરખામણી. જ્યારે પાવર ઇન્ડક્ટર્સમાં ઉપયોગ થાય છે, ત્યારે મુખ્ય ચુંબકીય સર્કિટમાં હવાનું અંતર છોડવામાં આવશે, જે અભેદ્યતા ઘટાડી શકે છે, સંતૃપ્તિ ટાળી શકે છે અને વધુ ઊર્જા સંગ્રહિત કરી શકે છે; જ્યારે હવાના અંતરનો સમાવેશ કરવામાં આવે છે, ત્યારે સમકક્ષ સાપેક્ષ અભેદ્યતા લગભગ 20- 200 ની વચ્ચે હોઈ શકે છે. કારણ કે સામગ્રીની ઉચ્ચ પ્રતિકારકતા એડી કરંટને કારણે થતા નુકસાનને ઘટાડી શકે છે, ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર નુકસાન ઓછું છે, અને તે વધુ યોગ્ય છે. ઉચ્ચ-આવર્તન ટ્રાન્સફોર્મર્સ, EMI ફિલ્ટર ઇન્ડક્ટર્સ અને પાવર કન્વર્ટરના એનર્જી સ્ટોરેજ ઇન્ડક્ટર્સ. ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સીના સંદર્ભમાં, નિકલ-ઝીંક ફેરાઈટ ઉપયોગ માટે યોગ્ય છે (>1 MHz), જ્યારે મેંગેનીઝ-ઝીંક ફેરાઈટ નીચલા આવર્તન બેન્ડ્સ (<2 MHz) માટે યોગ્ય છે.

1

આકૃતિ 1. ચુંબકીય કોરનો હિસ્ટેરેસિસ વળાંક (BR: remanence; BSAT: સંતૃપ્તિ ચુંબકીય પ્રવાહ ઘનતા)

3. પાવડર આયર્ન કોર

પાવડર આયર્ન કોરો પણ નરમ-ચુંબકીય ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રી છે. તેઓ વિવિધ સામગ્રીના લોખંડ પાવડર એલોય અથવા ફક્ત આયર્ન પાવડરથી બનેલા છે. સૂત્રમાં વિવિધ કણોના કદ સાથે બિન-ચુંબકીય સામગ્રી હોય છે, તેથી સંતૃપ્તિ વળાંક પ્રમાણમાં નરમ હોય છે. પાવડર આયર્ન કોર મોટે ભાગે ટોરોઇડલ હોય છે. આકૃતિ 2 પાવડર આયર્ન કોર અને તેના ક્રોસ-વિભાગીય દૃશ્ય બતાવે છે.

સામાન્ય પાઉડર આયર્ન કોરમાં આયર્ન-નિકલ-મોલિબ્ડેનમ એલોય (MPP), સેન્ડસ્ટ (સેન્ડસ્ટ), આયર્ન-નિકલ એલોય (ઉચ્ચ પ્રવાહ) અને આયર્ન પાવડર કોર (આયર્ન પાવડર) નો સમાવેશ થાય છે. વિવિધ ઘટકોને કારણે, તેની લાક્ષણિકતાઓ અને કિંમતો પણ અલગ છે, જે ઇન્ડક્ટરની પસંદગીને અસર કરે છે. નીચેના ઉપરોક્ત મુખ્ય પ્રકારો રજૂ કરશે અને તેમની લાક્ષણિકતાઓની તુલના કરશે:

A. આયર્ન-નિકલ-મોલિબ્ડેનમ એલોય (MPP)

Fe-Ni-Mo એલોયને MPP તરીકે સંક્ષિપ્ત કરવામાં આવે છે, જે molypermalloy પાવડરનું સંક્ષેપ છે. સંબંધિત અભેદ્યતા લગભગ 14-500 છે, અને સંતૃપ્તિ ચુંબકીય પ્રવાહ ઘનતા લગભગ 7500 ગૌસ (ગૌસ) છે, જે ફેરાઇટ (આશરે 4000-5000 ગૌસ) ની સંતૃપ્તિ ચુંબકીય પ્રવાહ ઘનતા કરતા વધારે છે. ઘણા બહાર. MPP માં આયર્નની સૌથી નાની ખોટ છે અને પાવડર આયર્ન કોરો વચ્ચે શ્રેષ્ઠ તાપમાન સ્થિરતા ધરાવે છે. જ્યારે બાહ્ય ડીસી પ્રવાહ સંતૃપ્તિ વર્તમાન ISAT સુધી પહોંચે છે, ત્યારે ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય અચાનક એટેન્યુએશન વિના ધીમે ધીમે ઘટે છે. MPP સારી કામગીરી ધરાવે છે પરંતુ તેની કિંમત વધારે છે અને સામાન્ય રીતે પાવર કન્વર્ટર માટે પાવર ઇન્ડક્ટર અને EMI ફિલ્ટરિંગ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

B. સેન્ડસ્ટ

આયર્ન-સિલિકોન-એલ્યુમિનિયમ એલોય આયર્ન કોર એ લોખંડ, સિલિકોન અને એલ્યુમિનિયમનો બનેલો એલોય આયર્ન કોર છે, જેની સંબંધિત ચુંબકીય અભેદ્યતા લગભગ 26 થી 125 છે. લોખંડની ખોટ આયર્ન પાવડર કોર અને MPP અને આયર્ન-નિકલ એલોય વચ્ચે છે. . સંતૃપ્તિ ચુંબકીય પ્રવાહ ઘનતા MPP કરતા વધારે છે, લગભગ 10500 ગૌસ. તાપમાનની સ્થિરતા અને સંતૃપ્તિ વર્તમાન લાક્ષણિકતાઓ MPP અને આયર્ન-નિકલ એલોય કરતાં સહેજ હલકી ગુણવત્તાવાળા છે, પરંતુ આયર્ન પાવડર કોર અને ફેરાઇટ કોર કરતાં વધુ સારી છે, અને સંબંધિત કિંમત MPP અને આયર્ન-નિકલ એલોય કરતાં સસ્તી છે. તે મોટે ભાગે EMI ફિલ્ટરિંગ, પાવર ફેક્ટર કરેક્શન (PFC) સર્કિટ અને સ્વિચિંગ પાવર કન્વર્ટરના પાવર ઇન્ડક્ટર્સમાં વપરાય છે.

C. આયર્ન-નિકલ એલોય (ઉચ્ચ પ્રવાહ)

આયર્ન-નિકલ એલોય કોર લોખંડ અને નિકલથી બનેલું છે. સંબંધિત ચુંબકીય અભેદ્યતા લગભગ 14-200 છે. આયર્ન નુકશાન અને તાપમાન સ્થિરતા MPP અને આયર્ન-સિલિકોન-એલ્યુમિનિયમ એલોય વચ્ચે છે. આયર્ન-નિકલ એલોય કોર સૌથી વધુ સંતૃપ્તિ ચુંબકીય પ્રવાહ ઘનતા ધરાવે છે, લગભગ 15,000 ગૌસ, અને ઉચ્ચ ડીસી પૂર્વગ્રહ પ્રવાહનો સામનો કરી શકે છે, અને તેની ડીસી પૂર્વગ્રહ લાક્ષણિકતાઓ પણ વધુ સારી છે. એપ્લિકેશનનો અવકાશ: સક્રિય પાવર ફેક્ટર કરેક્શન, એનર્જી સ્ટોરેજ ઇન્ડક્ટન્સ, ફિલ્ટર ઇન્ડક્ટન્સ, ફ્લાયબેક કન્વર્ટરનું ઉચ્ચ આવર્તન ટ્રાન્સફોર્મર, વગેરે.

D. આયર્ન પાવડર

આયર્ન પાવડર કોર ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા આયર્ન પાવડર કણોથી બનેલું છે જેમાં ખૂબ જ નાના કણો હોય છે જે એકબીજાથી અવાહક હોય છે. મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયા તેને વિતરિત એર ગેપ બનાવે છે. રિંગના આકાર ઉપરાંત, સામાન્ય આયર્ન પાવડર કોર આકારોમાં પણ ઇ-ટાઈપ અને સ્ટેમ્પિંગ પ્રકારો હોય છે. આયર્ન પાવડર કોરની સંબંધિત ચુંબકીય અભેદ્યતા લગભગ 10 થી 75 છે, અને ઉચ્ચ સંતૃપ્તિ ચુંબકીય પ્રવાહ ઘનતા લગભગ 15000 ગૌસ છે. પાવડર આયર્ન કોરોમાં, આયર્ન પાવડર કોરમાં સૌથી વધુ આયર્નની ખોટ હોય છે પરંતુ સૌથી ઓછી કિંમત હોય છે.

આકૃતિ 3 TDK દ્વારા ઉત્પાદિત PC47 મેંગેનીઝ-ઝીંક ફેરાઈટના BH વળાંક અને માઇક્રોમેટલ્સ દ્વારા ઉત્પાદિત પાઉડર આયર્ન કોરો -52 અને -2 દર્શાવે છે; મેંગેનીઝ-ઝીંક ફેરાઈટની સંબંધિત ચુંબકીય અભેદ્યતા પાઉડર આયર્ન કોરો કરતા ઘણી વધારે છે અને તે સંતૃપ્ત છે ચુંબકીય પ્રવાહની ઘનતા પણ ઘણી અલગ છે, ફેરાઈટ લગભગ 5000 ગૌસ છે અને આયર્ન પાવડર કોર 10000 ગૌસ કરતા વધુ છે.

3

આકૃતિ 3. મેંગેનીઝ-ઝીંક ફેરાઈટ અને વિવિધ સામગ્રીના આયર્ન પાવડર કોરોનો BH વળાંક

સારાંશમાં, આયર્ન કોરની સંતૃપ્તિ લાક્ષણિકતાઓ અલગ છે; એકવાર સંતૃપ્તિ પ્રવાહ ઓળંગાઈ જાય, ફેરાઈટ કોરની ચુંબકીય અભેદ્યતા ઝડપથી ઘટી જશે, જ્યારે આયર્ન પાવડર કોર ધીમે ધીમે ઘટી શકે છે. આકૃતિ 4 એ જ ચુંબકીય અભેદ્યતા સાથે પાવડર આયર્ન કોરની ચુંબકીય અભેદ્યતા ડ્રોપ લાક્ષણિકતાઓ અને વિવિધ ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિઓ હેઠળ હવાના અંતર સાથે ફેરાઇટ દર્શાવે છે. આ ફેરાઈટ કોરના ઇન્ડક્ટન્સને પણ સમજાવે છે, કારણ કે જ્યારે કોર સંતૃપ્ત થાય છે ત્યારે અભેદ્યતામાં તીવ્ર ઘટાડો થાય છે, જેમ કે સમીકરણ (1) પરથી જોઈ શકાય છે, તે પણ ઇન્ડક્ટન્સમાં તીવ્ર ઘટાડો થવાનું કારણ બને છે; જ્યારે વિતરિત હવાના અંતર સાથે પાવડર કોર, ચુંબકીય અભેદ્યતા જ્યારે આયર્ન કોર સંતૃપ્ત થાય છે ત્યારે દર ધીમે ધીમે ઘટે છે, તેથી ઇન્ડક્ટન્સ વધુ નરમાશથી ઘટે છે, એટલે કે, તે વધુ સારી ડીસી બાયસ લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે. પાવર કન્વર્ટરની એપ્લિકેશનમાં, આ લાક્ષણિકતા ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે; જો ઇન્ડક્ટરની ધીમી સંતૃપ્તિ લાક્ષણિકતા સારી ન હોય, તો ઇન્ડક્ટર કરંટ સંતૃપ્તિ પ્રવાહ સુધી વધે છે, અને ઇન્ડક્ટન્સમાં અચાનક ઘટાડો થવાથી સ્વિચિંગ ક્રિસ્ટલના વર્તમાન તણાવમાં તીવ્ર વધારો થશે, જે નુકસાન પહોંચાડવા માટે સરળ છે.

4

આકૃતિ 4. પાઉડર આયર્ન કોર અને ફેરાઇટ આયર્ન કોરની ચુંબકીય અભેદ્યતા ડ્રોપ લાક્ષણિકતાઓ વિવિધ ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિ હેઠળ હવાના અંતર સાથે.

ઇન્ડક્ટર ઇલેક્ટ્રિકલ લાક્ષણિકતાઓ અને પેકેજ માળખું

સ્વિચિંગ કન્વર્ટર ડિઝાઇન કરતી વખતે અને ઇન્ડક્ટરને પસંદ કરતી વખતે, ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુ L, ઇમ્પિડન્સ Z, AC રેઝિસ્ટન્સ ACR અને Q મૂલ્ય (ગુણવત્તા પરિબળ), રેટ કરેલ વર્તમાન IDC અને ISAT, અને કોર લોસ (કોર લોસ) અને અન્ય મહત્વપૂર્ણ વિદ્યુત લાક્ષણિકતાઓ બધા જ હોવા જોઈએ. ગણવામાં આવશે. વધુમાં, ઇન્ડક્ટરનું પેકેજિંગ માળખું ચુંબકીય લિકેજની તીવ્રતાને અસર કરશે, જે બદલામાં EMIને અસર કરે છે. ઇન્ડક્ટર્સની પસંદગી માટેના વિચારણા તરીકે નીચે આપેલ ઉપરોક્ત લાક્ષણિકતાઓની અલગથી ચર્ચા કરવામાં આવશે.

1. ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય (L)

ઇન્ડક્ટરનું ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય એ સર્કિટ ડિઝાઇનમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ મૂળભૂત પરિમાણ છે, પરંતુ તે તપાસવું આવશ્યક છે કે ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય ઑપરેટિંગ આવર્તન પર સ્થિર છે કે નહીં. ઇન્ડક્ટન્સનું નામાંકિત મૂલ્ય સામાન્ય રીતે બાહ્ય ડીસી પૂર્વગ્રહ વિના 100 kHz અથવા 1 MHz પર માપવામાં આવે છે. અને સામૂહિક સ્વયંસંચાલિત ઉત્પાદનની શક્યતાને સુનિશ્ચિત કરવા માટે, ઇન્ડક્ટરની સહનશીલતા સામાન્ય રીતે ±20% (M) અને ±30% (N) હોય છે. આકૃતિ 5 એ Taiyo Yuden ઇન્ડક્ટર NR4018T220M નો ઇન્ડક્ટન્સ-ફ્રિકવન્સી લાક્ષણિકતા ગ્રાફ છે જે વેઇન કેરના LCR મીટરથી માપવામાં આવે છે. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુ કર્વ 5 MHz પહેલા પ્રમાણમાં સપાટ છે, અને ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુ લગભગ એક સ્થિર તરીકે ગણી શકાય. ઉચ્ચ આવર્તન બેન્ડમાં પરોપજીવી કેપેસીટન્સ અને ઇન્ડક્ટન્સ દ્વારા પેદા થતા રેઝોનન્સને કારણે, ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય વધશે. આ રેઝોનન્સ ફ્રીક્વન્સીને સેલ્ફ-રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સી (SRF) કહેવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સી કરતાં ઘણી વધારે હોવી જરૂરી છે.

5

આકૃતિ 5, Taiyo Yuden NR4018T220M ઇન્ડક્ટન્સ-ફ્રીક્વન્સી લાક્ષણિકતા માપન ડાયાગ્રામ

2. અવબાધ (Z)

આકૃતિ 6 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઇમ્પિડન્સ ડાયાગ્રામ વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ પર ઇન્ડક્ટન્સના પ્રભાવ પરથી પણ જોઈ શકાય છે. ઇન્ડક્ટરનું અવબાધ લગભગ આવર્તન (Z=2πfL) ના પ્રમાણમાં હોય છે, તેથી આવર્તન જેટલી ઊંચી હશે, પ્રતિક્રિયા એસી પ્રતિકાર કરતા ઘણી મોટી હશે, તેથી અવબાધ શુદ્ધ ઇન્ડક્ટન્સ (તબક્કો 90˚ છે) જેવું વર્તે છે. ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર, પરોપજીવી કેપેસીટન્સ અસરને લીધે, અવબાધના સ્વ-રેઝોનન્ટ આવર્તન બિંદુ જોઈ શકાય છે. આ બિંદુ પછી, અવબાધ ઘટી જાય છે અને કેપેસિટીવ બને છે, અને તબક્કો ધીમે ધીમે -90 ˚ માં બદલાય છે.

6

3. Q મૂલ્ય અને AC પ્રતિકાર (ACR)

ઇન્ડક્ટન્સની વ્યાખ્યામાં Q મૂલ્ય એ પ્રતિકાર માટે પ્રતિક્રિયાનો ગુણોત્તર છે, એટલે કે, સૂત્ર (2) ની જેમ, અવબાધના વાસ્તવિક ભાગ સાથે કાલ્પનિક ભાગનો ગુણોત્તર.

(2)

જ્યાં XL એ ઇન્ડક્ટરની પ્રતિક્રિયા છે, અને RL એ ઇન્ડક્ટરનો AC પ્રતિકાર છે.

નીચી આવર્તન શ્રેણીમાં, AC પ્રતિકાર ઇન્ડક્ટન્સને કારણે થતી પ્રતિક્રિયા કરતા મોટો હોય છે, તેથી તેનું Q મૂલ્ય ખૂબ ઓછું હોય છે; જેમ જેમ આવર્તન વધે છે તેમ, પ્રતિક્રિયા (લગભગ 2πfL) મોટી અને મોટી થતી જાય છે, પછી ભલે ત્વચાની અસર (ત્વચાની અસર) અને નિકટતા (નિકટતા) અસરને કારણે પ્રતિકાર હોય) અસર વધુ મોટી અને વિશાળ બને છે, અને Q મૂલ્ય હજુ પણ આવર્તન સાથે વધે છે. ; જ્યારે SRF નો સંપર્ક કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ ધીમે ધીમે કેપેસિટીવ રિએક્ટન્સ દ્વારા સરભર થાય છે, અને Q મૂલ્ય ધીમે ધીમે નાનું બને છે; જ્યારે SRF શૂન્ય બને છે, કારણ કે ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ અને કેપેસિટીવ રિએક્ટન્સ સંપૂર્ણપણે સમાન હોય છે. આકૃતિ 7 Q મૂલ્ય અને NR4018T220M ની આવર્તન વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે, અને સંબંધ ઊંધી ઘંટડીના આકારમાં છે.

7

આકૃતિ 7. તાઈયો યુડેન ઇન્ડક્ટર NR4018T220M ની Q મૂલ્ય અને આવર્તન વચ્ચેનો સંબંધ

ઇન્ડક્ટન્સના એપ્લીકેશન ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં, Q મૂલ્ય જેટલું ઊંચું છે, તેટલું સારું; તેનો અર્થ એ છે કે તેની પ્રતિક્રિયા એસી પ્રતિકાર કરતા ઘણી વધારે છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, શ્રેષ્ઠ Q મૂલ્ય 40 થી ઉપર છે, જેનો અર્થ છે કે ઇન્ડક્ટરની ગુણવત્તા સારી છે. જો કે, સામાન્ય રીતે જેમ જેમ DC પૂર્વગ્રહ વધે છે તેમ, ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય ઘટશે અને Q મૂલ્ય પણ ઘટશે. જો ફ્લેટ ઈનામલ્ડ વાયર અથવા મલ્ટી-સ્ટ્રેન્ડ ઈનામેલ્ડ વાયરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે, તો ત્વચાની અસર, એટલે કે, AC પ્રતિકાર, ઘટાડી શકાય છે, અને ઇન્ડક્ટરની Q મૂલ્ય પણ વધારી શકાય છે.

ડીસી રેઝિસ્ટન્સ ડીસીઆરને સામાન્ય રીતે કોપર વાયરના ડીસી રેઝિસ્ટન્સ તરીકે ગણવામાં આવે છે અને વાયરના વ્યાસ અને લંબાઈ અનુસાર પ્રતિકારની ગણતરી કરી શકાય છે. જો કે, મોટાભાગના ઓછા વર્તમાન SMD ઇન્ડક્ટર્સ વિન્ડિંગ ટર્મિનલ પર SMD ની કોપર શીટ બનાવવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગનો ઉપયોગ કરશે. જો કે, તાંબાના વાયરની લંબાઈ લાંબી ન હોવાને કારણે અને પ્રતિકારનું મૂલ્ય ઊંચું ન હોવાને કારણે, વેલ્ડિંગ પ્રતિકાર ઘણી વખત એકંદર ડીસી પ્રતિકારના નોંધપાત્ર પ્રમાણ માટે જવાબદાર હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે TDKના વાયર-વાઉન્ડ SMD ઇન્ડક્ટર CLF6045NIT-1R5Nને લઈએ, માપવામાં આવેલ DC પ્રતિકાર 14.6mΩ છે, અને વાયર વ્યાસ અને લંબાઈના આધારે ગણતરી કરાયેલ DC પ્રતિકાર 12.1mΩ છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે આ વેલ્ડીંગ પ્રતિકાર એકંદર ડીસી પ્રતિકારના લગભગ 17% જેટલો છે.

એસી રેઝિસ્ટન્સ ACRમાં ત્વચાની અસર અને નિકટતાની અસર હોય છે, જેના કારણે ACR આવર્તન સાથે વધશે; સામાન્ય ઇન્ડક્ટન્સની અરજીમાં, કારણ કે AC ઘટક DC ઘટક કરતાં ઘણો ઓછો છે, ACR દ્વારા થતો પ્રભાવ સ્પષ્ટ નથી; પરંતુ હળવા લોડ પર, કારણ કે DC ઘટક ઘટે છે, ACR દ્વારા થતા નુકસાનને અવગણી શકાય નહીં. ત્વચાની અસરનો અર્થ એ થાય છે કે AC પરિસ્થિતિમાં, કંડક્ટરની અંદર વર્તમાન વિતરણ અસમાન અને વાયરની સપાટી પર કેન્દ્રિત છે, પરિણામે સમાન વાયર ક્રોસ-સેક્શનલ એરિયામાં ઘટાડો થાય છે, જે બદલામાં વાયરના સમાન પ્રતિકારમાં વધારો કરે છે. આવર્તન વધુમાં, વાયર વિન્ડિંગમાં, નજીકના વાયર વર્તમાનને કારણે ચુંબકીય ક્ષેત્રોના ઉમેરા અને બાદબાકીનું કારણ બને છે, જેથી વર્તમાન વાયરની બાજુની સપાટી પર કેન્દ્રિત થાય છે (અથવા સૌથી દૂરની સપાટી, વર્તમાનની દિશાના આધારે. ), જે સમાન વાયર અવરોધનું કારણ પણ બને છે. વિસ્તાર ઘટે છે અને સમકક્ષ પ્રતિકાર વધે છે તે ઘટના કહેવાતી નિકટતા અસર છે; મલ્ટિલેયર વિન્ડિંગના ઇન્ડક્ટન્સ એપ્લિકેશનમાં, નિકટતા અસર વધુ સ્પષ્ટ છે.

8

આકૃતિ 8 એસી પ્રતિકાર અને વાયર-વાઉન્ડ SMD ઇન્ડક્ટર NR4018T220M ની આવર્તન વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે. 1kHz ની આવર્તન પર, પ્રતિકાર લગભગ 360mΩ છે; 100kHz પર, પ્રતિકાર વધીને 775mΩ થાય છે; 10MHz પર, પ્રતિકાર મૂલ્ય 160Ω ની નજીક છે. તાંબાની ખોટનો અંદાજ કાઢતી વખતે, ગણતરીમાં ત્વચા અને નિકટતાની અસરોને કારણે થતા ACRને ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ અને તેને ફોર્મ્યુલા (3)માં સંશોધિત કરવું જોઈએ.

4. સંતૃપ્તિ વર્તમાન (ISAT)

સંતૃપ્તિ વર્તમાન ISAT એ સામાન્ય રીતે પૂર્વગ્રહ વર્તમાન ચિહ્નિત થાય છે જ્યારે ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય 10%, 30% અથવા 40% જેટલું ઓછું થાય છે. એર-ગેપ ફેરાઇટ માટે, કારણ કે તેની સંતૃપ્તિ વર્તમાન લાક્ષણિકતા ખૂબ જ ઝડપી છે, 10% અને 40% વચ્ચે બહુ તફાવત નથી. આકૃતિ 4 નો સંદર્ભ લો. જો કે, જો તે આયર્ન પાવડર કોર હોય (જેમ કે સ્ટેમ્પ્ડ ઇન્ડક્ટર), તો સંતૃપ્તિ વળાંક પ્રમાણમાં નમ્ર હોય છે, જેમ કે આકૃતિ 9 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઇન્ડક્ટન્સ એટેન્યુએશનના 10% અથવા 40% પર પૂર્વગ્રહ વર્તમાન ખૂબ જ છે. અલગ છે, તેથી સંતૃપ્તિ વર્તમાન મૂલ્યની નીચે બે પ્રકારના આયર્ન કોરો માટે અલગથી ચર્ચા કરવામાં આવશે.

એર-ગેપ ફેરાઇટ માટે, સર્કિટ એપ્લીકેશન માટે મહત્તમ ઇન્ડક્ટર વર્તમાનની ઉપલી મર્યાદા તરીકે ISAT નો ઉપયોગ કરવો વ્યાજબી છે. જો કે, જો તે આયર્ન પાવડર કોર હોય, તો ધીમી સંતૃપ્તિ લાક્ષણિકતાને કારણે, એપ્લિકેશન સર્કિટનો મહત્તમ પ્રવાહ ISAT કરતાં વધી જાય તો પણ કોઈ સમસ્યા રહેશે નહીં. તેથી, આ આયર્ન કોર લાક્ષણિકતા કન્વર્ટર એપ્લિકેશનને સ્વિચ કરવા માટે સૌથી યોગ્ય છે. ભારે ભાર હેઠળ, ઇન્ડક્ટરનું ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય ઓછું હોવા છતાં, આકૃતિ 9 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, વર્તમાન લહેરિયાં પરિબળ ઊંચું છે, પરંતુ વર્તમાન કેપેસિટર વર્તમાન સહનશીલતા વધારે છે, તેથી તે કોઈ સમસ્યા નહીં હોય. હળવા ભાર હેઠળ, ઇન્ડક્ટરનું ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય મોટું હોય છે, જે ઇન્ડક્ટરના લહેરિયાં પ્રવાહને ઘટાડવામાં મદદ કરે છે, જેનાથી આયર્નની ખોટ ઓછી થાય છે. આકૃતિ 9 TDK ના ઘા ફેરાઇટ SLF7055T1R5N અને સ્ટેમ્પ્ડ આયર્ન પાવડર કોર ઇન્ડક્ટર SPM6530T1R5M ના સંતૃપ્તિ વર્તમાન વળાંકને ઇન્ડક્ટન્સના સમાન નજીવા મૂલ્ય હેઠળ સરખાવે છે.

9

આકૃતિ 9. ઇન્ડક્ટન્સના સમાન નજીવા મૂલ્ય હેઠળ ઘા ફેરાઇટ અને સ્ટેમ્પ્ડ આયર્ન પાવડર કોરનું સંતૃપ્તિ વર્તમાન વળાંક

5. રેટ કરેલ વર્તમાન (IDC)

જ્યારે ઇન્ડક્ટર તાપમાન Tr˚C સુધી વધે છે ત્યારે IDC મૂલ્ય એ DC પૂર્વગ્રહ છે. વિશિષ્ટતાઓ 20˚C પર તેની DC પ્રતિકાર મૂલ્ય RDC પણ દર્શાવે છે. તાંબાના તારનું તાપમાન ગુણાંક આશરે 3,930 પીપીએમ છે, જ્યારે Trનું તાપમાન વધે છે, ત્યારે તેનું પ્રતિકાર મૂલ્ય RDC_Tr = RDC (1+0.00393Tr) છે અને તેનો પાવર વપરાશ PCU = I2DCxRDC છે. આ તાંબાની ખોટ ઇન્ડક્ટરની સપાટી પર વિખેરી નાખવામાં આવે છે, અને ઇન્ડક્ટરના થર્મલ પ્રતિકાર ΘTH ની ગણતરી કરી શકાય છે:

(2)

કોષ્ટક 2 એ TDK VLS6045EX શ્રેણી (6.0×6.0×4.5mm)ની ડેટા શીટનો સંદર્ભ આપે છે, અને 40˚C ના તાપમાનમાં વધારો થવા પર થર્મલ પ્રતિકારની ગણતરી કરે છે. દેખીતી રીતે, સમાન શ્રેણી અને કદના ઇન્ડક્ટર્સ માટે, સમાન સપાટીના ગરમીના વિસર્જન વિસ્તારને કારણે ગણતરી કરેલ થર્મલ પ્રતિકાર લગભગ સમાન છે; બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, વિવિધ ઇન્ડક્ટર્સના રેટ કરેલ વર્તમાન IDCનો અંદાજ લગાવી શકાય છે. ઇન્ડક્ટર્સની વિવિધ શ્રેણી (પેકેજ)માં વિવિધ થર્મલ પ્રતિકાર હોય છે. કોષ્ટક 3 TDK VLS6045EX શ્રેણી (સેમી-શિલ્ડ) અને SPM6530 શ્રેણી (મોલ્ડેડ) ના ઇન્ડક્ટર્સના થર્મલ પ્રતિકારની તુલના કરે છે. થર્મલ પ્રતિકાર જેટલો મોટો છે, જ્યારે ઇન્ડક્ટન્સ લોડ પ્રવાહમાંથી વહે છે ત્યારે તાપમાનમાં વધારો થાય છે; નહિંતર, નીચલા.

(2)

કોષ્ટક 2. 40˚C ના તાપમાનમાં વધારો પર VLS6045EX શ્રેણીના ઇન્ડક્ટરનો થર્મલ પ્રતિકાર

તે કોષ્ટક 3 પરથી જોઈ શકાય છે કે જો ઇન્ડક્ટર્સનું કદ સમાન હોય તો પણ, સ્ટેમ્પ્ડ ઇન્ડક્ટરનો થર્મલ પ્રતિકાર ઓછો હોય છે, એટલે કે, ગરમીનું વિસર્જન વધુ સારું છે.

(3)

કોષ્ટક 3. વિવિધ પેકેજ ઇન્ડક્ટર્સના થર્મલ પ્રતિકારની સરખામણી.

6. કોર નુકશાન

કોર લોસ, જેને આયર્ન લોસ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે મુખ્યત્વે એડી કરંટ લોસ અને હિસ્ટ્રેસીસ લોસને કારણે થાય છે. એડી વર્તમાન નુકશાનનું કદ મુખ્યત્વે તેના પર આધાર રાખે છે કે શું મુખ્ય સામગ્રી "આચાર" કરવા માટે સરળ છે; જો વાહકતા ઊંચી હોય, એટલે કે, પ્રતિકારકતા ઓછી હોય, એડી વર્તમાન નુકશાન વધારે હોય, અને જો ફેરાઈટની પ્રતિકારકતા વધારે હોય, તો એડી વર્તમાન નુકશાન પ્રમાણમાં ઓછું હોય છે. એડી વર્તમાન નુકશાન પણ આવર્તન સાથે સંબંધિત છે. ઉચ્ચ આવર્તન, એડી વર્તમાન નુકશાન વધારે. તેથી, મુખ્ય સામગ્રી કોરની યોગ્ય ઓપરેટિંગ આવર્તન નક્કી કરશે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, આયર્ન પાવડર કોરની કાર્યકારી આવર્તન 1MHz સુધી પહોંચી શકે છે, અને ફેરાઇટની કાર્યકારી આવર્તન 10MHz સુધી પહોંચી શકે છે. જો ઓપરેટિંગ આવર્તન આ આવર્તન કરતાં વધી જાય, તો એડી વર્તમાન નુકશાન ઝડપથી વધશે અને આયર્ન કોરનું તાપમાન પણ વધશે. જો કે, આયર્ન કોર સામગ્રીના ઝડપી વિકાસ સાથે, ઉચ્ચ ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સીઝવાળા આયર્ન કોરો ખૂણાની આસપાસ હોવા જોઈએ.

આયર્નની બીજી ખોટ હિસ્ટેરેસીસ નુકશાન છે, જે હિસ્ટેરેસીસ કર્વ દ્વારા બંધ વિસ્તારના પ્રમાણસર છે, જે વર્તમાનના એસી ઘટકના સ્વિંગ કંપનવિસ્તાર સાથે સંબંધિત છે; એસી સ્વિંગ જેટલું વધારે છે, હિસ્ટેરેસિસનું નુકસાન વધારે છે.

ઇન્ડક્ટરના સમકક્ષ સર્કિટમાં, ઇન્ડક્ટર સાથે સમાંતર જોડાયેલ રેઝિસ્ટરનો ઉપયોગ લોખંડની ખોટને વ્યક્ત કરવા માટે થાય છે. જ્યારે આવર્તન SRF ની બરાબર હોય છે, ત્યારે પ્રેરક પ્રતિક્રિયા અને કેપેસિટીવ પ્રતિક્રિયા રદ થાય છે, અને સમકક્ષ પ્રતિક્રિયા શૂન્ય છે. આ સમયે, ઇન્ડક્ટરનો અવબાધ વિન્ડિંગ પ્રતિકાર સાથેની શ્રેણીમાં આયર્ન નુકશાન પ્રતિકારની સમકક્ષ હોય છે, અને આયર્ન નુકશાન પ્રતિકાર વિન્ડિંગ પ્રતિકાર કરતા ઘણો મોટો હોય છે, તેથી SRF પરનો અવરોધ લગભગ આયર્ન નુકશાન પ્રતિકાર જેટલો હોય છે. લો-વોલ્ટેજ ઇન્ડક્ટરને ઉદાહરણ તરીકે લઈએ તો, તેનો આયર્ન નુકશાન પ્રતિકાર લગભગ 20kΩ છે. જો ઇન્ડક્ટરના બંને છેડા પર અસરકારક મૂલ્ય વોલ્ટેજ 5V હોવાનો અંદાજ છે, તો તેનું આયર્ન લોસ લગભગ 1.25mW છે, જે એ પણ દર્શાવે છે કે આયર્ન નુકશાન પ્રતિકાર જેટલું મોટું છે, તેટલું સારું.

7. શિલ્ડ માળખું

ફેરાઇટ ઇન્ડક્ટર્સના પેકેજિંગ સ્ટ્રક્ચરમાં બિન-શિલ્ડ, ચુંબકીય ગુંદર સાથે અર્ધ-શિલ્ડ અને કવચનો સમાવેશ થાય છે, અને તે બંનેમાં નોંધપાત્ર હવાનું અંતર છે. દેખીતી રીતે, એર ગેપમાં ચુંબકીય લિકેજ હશે, અને સૌથી ખરાબ કિસ્સામાં, તે આસપાસના નાના સિગ્નલ સર્કિટમાં દખલ કરશે, અથવા જો નજીકમાં કોઈ ચુંબકીય સામગ્રી હશે, તો તેની ઇન્ડક્ટન્સ પણ બદલાઈ જશે. અન્ય પેકેજિંગ માળખું સ્ટેમ્પ્ડ આયર્ન પાવડર ઇન્ડક્ટર છે. ઇન્ડક્ટરની અંદર કોઈ અંતર ન હોવાથી અને વિન્ડિંગ માળખું નક્કર હોવાથી, ચુંબકીય ક્ષેત્રના વિસર્જનની સમસ્યા પ્રમાણમાં નાની છે. આકૃતિ 10 એ RTO 1004 ઓસિલોસ્કોપના FFT કાર્યનો ઉપયોગ 3mm ઉપર અને સ્ટેમ્પ્ડ ઇન્ડક્ટરની બાજુએ લિકેજ ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતા માપવા માટે છે. કોષ્ટક 4 વિવિધ પેકેજ સ્ટ્રક્ચર ઇન્ડક્ટર્સના લિકેજ ચુંબકીય ક્ષેત્રની તુલનાની સૂચિ આપે છે. તે જોઈ શકાય છે કે બિન-શિલ્ડ ઇન્ડક્ટર્સમાં સૌથી ગંભીર ચુંબકીય લિકેજ હોય ​​છે; સ્ટેમ્પ્ડ ઇન્ડક્ટર્સમાં સૌથી નાનું ચુંબકીય લિકેજ હોય ​​છે, જે શ્રેષ્ઠ ચુંબકીય રક્ષણાત્મક અસર દર્શાવે છે. . આ બે રચનાઓના ઇન્ડક્ટર્સના લિકેજ ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતામાં તફાવત લગભગ 14dB છે, જે લગભગ 5 ગણો છે.

10

આકૃતિ 10. લિકેજ ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતા સ્ટેમ્પ્ડ ઇન્ડક્ટરની ઉપર અને બાજુએ 3mm પર માપવામાં આવે છે

(4)

કોષ્ટક 4. વિવિધ પેકેજ સ્ટ્રક્ચર ઇન્ડક્ટર્સના લિકેજ ચુંબકીય ક્ષેત્રની સરખામણી

8. જોડાણ

કેટલીક એપ્લિકેશનોમાં, કેટલીકવાર PCB પર ડીસી કન્વર્ટરના બહુવિધ સેટ હોય છે, જે સામાન્ય રીતે એકબીજાની બાજુમાં ગોઠવાયેલા હોય છે, અને તેમના અનુરૂપ ઇન્ડક્ટર્સ પણ એકબીજાની બાજુમાં ગોઠવાયેલા હોય છે. જો તમે ચુંબકીય ગુંદર સાથે બિન-શિલ્ડેડ અથવા અર્ધ-શિલ્ડ પ્રકારનો ઉપયોગ કરો છો, તો ઇન્ડક્ટર EMI દખલગીરી બનાવવા માટે એકબીજા સાથે જોડી શકાય છે. તેથી, ઇન્ડક્ટર મૂકતી વખતે, પ્રથમ ઇન્ડક્ટરની ધ્રુવીયતાને ચિહ્નિત કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે, અને ઇન્ડક્ટરના સૌથી અંદરના સ્તરના પ્રારંભિક અને વિન્ડિંગ બિંદુને કન્વર્ટરના સ્વિચિંગ વોલ્ટેજ સાથે જોડવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે, જેમ કે બક કન્વર્ટરનું VSW, જે ગતિશીલ બિંદુ છે. આઉટલેટ ટર્મિનલ આઉટપુટ કેપેસિટર સાથે જોડાયેલ છે, જે સ્થિર બિંદુ છે; તાંબાના તારનું વિન્ડિંગ તેથી ચોક્કસ અંશે ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ શિલ્ડિંગ બનાવે છે. મલ્ટિપ્લેક્સરની વાયરિંગ ગોઠવણીમાં, ઇન્ડક્ટન્સની ધ્રુવીયતાને ફિક્સ કરવાથી પરસ્પર ઇન્ડક્ટન્સની તીવ્રતાને ઠીક કરવામાં અને કેટલીક અણધારી EMI સમસ્યાઓ ટાળવામાં મદદ મળે છે.

એપ્લિકેશન્સ:

અગાઉના પ્રકરણમાં મુખ્ય સામગ્રી, પેકેજ માળખું અને ઇન્ડક્ટરની મહત્વપૂર્ણ વિદ્યુત લાક્ષણિકતાઓની ચર્ચા કરવામાં આવી હતી. આ પ્રકરણ સમજાવશે કે બક કન્વર્ટરનું યોગ્ય ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય કેવી રીતે પસંદ કરવું અને વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ ઇન્ડક્ટરને પસંદ કરવા માટેની વિચારણાઓ.

સમીકરણ (5) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઇન્ડક્ટર મૂલ્ય અને કન્વર્ટરની સ્વિચિંગ આવર્તન ઇન્ડક્ટર રિપલ કરંટ (ΔiL) ને અસર કરશે. ઇન્ડક્ટર રિપલ કરંટ આઉટપુટ કેપેસિટરમાંથી વહેશે અને આઉટપુટ કેપેસિટરના રિપલ પ્રવાહને અસર કરશે. તેથી, તે આઉટપુટ કેપેસિટરની પસંદગીને અસર કરશે અને આઉટપુટ વોલ્ટેજના લહેરિયાંના કદને વધુ અસર કરશે. વધુમાં, ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુ અને આઉટપુટ કેપેસીટન્સ વેલ્યુ સિસ્ટમની ફીડબેક ડિઝાઇન અને લોડના ગતિશીલ પ્રતિભાવને પણ અસર કરશે. મોટી ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુ પસંદ કરવાથી કેપેસિટર પર વર્તમાન તણાવ ઓછો હોય છે, અને તે આઉટપુટ વોલ્ટેજ રિપલ ઘટાડવા માટે પણ ફાયદાકારક છે અને વધુ ઉર્જાનો સંગ્રહ કરી શકે છે. જો કે, મોટી ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુ મોટા વોલ્યુમ સૂચવે છે, એટલે કે, ઊંચી કિંમત. તેથી, કન્વર્ટર ડિઝાઇન કરતી વખતે, ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્યની ડિઝાઇન ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

(5)

તે ફોર્મ્યુલા (5) પરથી જોઈ શકાય છે કે જ્યારે ઇનપુટ વોલ્ટેજ અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ વચ્ચેનું અંતર વધારે હોય છે, ત્યારે ઇન્ડક્ટર રિપલ કરંટ વધારે હશે, જે ઇન્ડક્ટર ડિઝાઇનની સૌથી ખરાબ સ્થિતિ છે. અન્ય પ્રેરક વિશ્લેષણ સાથે જોડીને, સ્ટેપ-ડાઉન કન્વર્ટરના ઇન્ડક્ટન્સ ડિઝાઇન બિંદુને સામાન્ય રીતે મહત્તમ ઇનપુટ વોલ્ટેજ અને સંપૂર્ણ લોડની શરતો હેઠળ પસંદ કરવું જોઈએ.

ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુ ડિઝાઇન કરતી વખતે, ઇન્ડક્ટર રિપલ કરંટ અને ઇન્ડક્ટર સાઈઝ વચ્ચે ટ્રેડ-ઓફ કરવું જરૂરી છે, અને રિપલ કરન્ટ ફેક્ટર (રિપલ કરન્ટ ફેક્ટર; γ) ફોર્મ્યુલા (6) ની જેમ અહીં વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે.

(6)

ફોર્મ્યુલા (6) ને ફોર્મ્યુલા (5) માં બદલીને, ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુ ફોર્મ્યુલા (7) તરીકે વ્યક્ત કરી શકાય છે.

(7)

ફોર્મ્યુલા (7) મુજબ, જ્યારે ઇનપુટ અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ વચ્ચેનો તફાવત મોટો હોય, ત્યારે γ મૂલ્ય વધુ મોટું પસંદ કરી શકાય છે; તેનાથી વિપરિત, જો ઇનપુટ અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ નજીક હોય, તો γ મૂલ્ય ડિઝાઇન નાની હોવી જોઈએ. ઇન્ડક્ટર રિપલ કરંટ અને કદ વચ્ચે પસંદગી કરવા માટે, પરંપરાગત ડિઝાઇન અનુભવ મૂલ્ય અનુસાર, γ સામાન્ય રીતે 0.2 થી 0.5 હોય છે. ઇન્ડક્ટન્સની ગણતરી અને વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ ઇન્ડક્ટર્સની પસંદગી સમજાવવા માટે નીચેના RT7276 ને ઉદાહરણ તરીકે લઈ રહ્યા છે.

ડિઝાઇન ઉદાહરણ: RT7276 એડવાન્સ્ડ કોન્સ્ટન્ટ ઓન-ટાઇમ (એડવાન્સ્ડ કોન્સ્ટન્ટ ઓન-ટાઇમ; ACOTTM) સિંક્રનસ રેક્ટિફિકેશન સ્ટેપ-ડાઉન કન્વર્ટર સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું છે, તેની સ્વિચિંગ આવર્તન 700 kHz છે, ઇનપુટ વોલ્ટેજ 4.5V થી 18V છે, અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ 5.0V 5.0 છે. . સંપૂર્ણ લોડ વર્તમાન 3A છે. ઉપર જણાવ્યા મુજબ, ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુ 18V ના મહત્તમ ઇનપુટ વોલ્ટેજ અને 3A ના સંપૂર્ણ લોડની શરતો હેઠળ રચાયેલ હોવું આવશ્યક છે, γ નું મૂલ્ય 0.35 તરીકે લેવામાં આવે છે, અને ઉપરોક્ત મૂલ્ય સમીકરણ (7) માં બદલાય છે, ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય છે

1.5 µH ના પરંપરાગત નામાંકિત ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય સાથે ઇન્ડક્ટરનો ઉપયોગ કરો. નીચે પ્રમાણે ઇન્ડક્ટર રિપલ કરંટની ગણતરી કરવા માટે અવેજી ફોર્મ્યુલા (5) લો.

તેથી, ઇન્ડક્ટરનો ટોચનો પ્રવાહ છે

અને ઇન્ડક્ટર કરંટ (IRMS) નું અસરકારક મૂલ્ય છે

કારણ કે ઇન્ડક્ટર રિપલ ઘટક નાનો છે, ઇન્ડક્ટર કરંટનું અસરકારક મૂલ્ય મુખ્યત્વે તેના DC ઘટક છે, અને આ અસરકારક મૂલ્યનો ઉપયોગ ઇન્ડક્ટર રેટેડ વર્તમાન IDC પસંદ કરવા માટેના આધાર તરીકે થાય છે. 80% ડેરેટિંગ (ડેરેટિંગ) ડિઝાઇન સાથે, ઇન્ડક્ટન્સ આવશ્યકતાઓ છે:

L = 1.5 µH (100 kHz), IDC = 3.77 A, ISAT = 4.34 A

કોષ્ટક 5 TDK ની વિવિધ શ્રેણીના ઉપલબ્ધ ઇન્ડક્ટર્સની યાદી આપે છે, જે કદમાં સમાન છે પરંતુ પેકેજ માળખામાં અલગ છે. તે કોષ્ટકમાંથી જોઈ શકાય છે કે સ્ટેમ્પ્ડ ઇન્ડક્ટર (SPM6530T-1R5M) ના સંતૃપ્તિ વર્તમાન અને રેટ કરેલ વર્તમાન મોટા છે, અને થર્મલ પ્રતિકાર નાનો છે અને ગરમીનું વિસર્જન સારું છે. વધુમાં, અગાઉના પ્રકરણમાં ચર્ચા મુજબ, સ્ટેમ્પ્ડ ઇન્ડક્ટરની મુખ્ય સામગ્રી આયર્ન પાવડર કોર છે, તેથી તેની તુલના અર્ધ-શિલ્ડ (VLS6045EX-1R5N) અને શિલ્ડેડ (SLF7055T-1R5N) ઇન્ડક્ટરના ફેરાઇટ કોર સાથે કરવામાં આવે છે. ચુંબકીય ગુંદર સાથે. , સારી ડીસી બાયસ લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે. આકૃતિ 11 RT7276 એડવાન્સ્ડ કોન્સ્ટન્ટ ઓન-ટાઇમ સિંક્રનસ રેક્ટિફિકેશન સ્ટેપ-ડાઉન કન્વર્ટર પર લાગુ વિવિધ ઇન્ડક્ટર્સની કાર્યક્ષમતાની સરખામણી બતાવે છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે ત્રણ વચ્ચે કાર્યક્ષમતામાં તફાવત નોંધપાત્ર નથી. જો તમે હીટ ડિસીપેશન, ડીસી બાયસ લાક્ષણિકતાઓ અને મેગ્નેટિક ફિલ્ડ ડિસીપેશન મુદ્દાઓને ધ્યાનમાં લો, તો SPM6530T-1R5M ઇન્ડક્ટરનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે.

(5)

કોષ્ટક 5. ટીડીકેની વિવિધ શ્રેણીના ઇન્ડક્ટન્સની સરખામણી

11

આકૃતિ 11. વિવિધ ઇન્ડક્ટર્સ સાથે કન્વર્ટર કાર્યક્ષમતાની સરખામણી

જો તમે સમાન પેકેજ માળખું અને ઇન્ડક્ટન્સ મૂલ્ય પસંદ કરો છો, પરંતુ નાના કદના ઇન્ડક્ટર્સ, જેમ કે SPM4015T-1R5M (4.4×4.1×1.5mm), જો કે તેનું કદ નાનું છે, પરંતુ DC પ્રતિકાર RDC (44.5mΩ) અને થર્મલ પ્રતિકાર ΘTH ( 51˚C) /W) મોટું. સમાન વિશિષ્ટતાઓના કન્વર્ટર માટે, ઇન્ડક્ટર દ્વારા સહન કરાયેલ વર્તમાનનું અસરકારક મૂલ્ય પણ સમાન છે. દેખીતી રીતે, ડીસી પ્રતિકાર ભારે ભાર હેઠળ કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો કરશે. વધુમાં, મોટા થર્મલ પ્રતિકારનો અર્થ થાય છે નબળી ગરમીનું વિસર્જન. તેથી, ઇન્ડક્ટરની પસંદગી કરતી વખતે, માત્ર ઘટાડેલા કદના ફાયદાઓને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી નથી, પણ તેની સાથેની ખામીઓનું મૂલ્યાંકન કરવું પણ જરૂરી છે.

નિષ્કર્ષમાં

ઇન્ડક્ટન્સ એ પાવર કન્વર્ટરને સ્વિચ કરવા માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા નિષ્ક્રિય ઘટકોમાંનું એક છે, જેનો ઉપયોગ ઊર્જા સંગ્રહ અને ફિલ્ટરિંગ માટે થઈ શકે છે. જો કે, સર્કિટ ડિઝાઇનમાં, માત્ર ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુ પર જ ધ્યાન આપવાની જરૂર નથી, પરંતુ AC રેઝિસ્ટન્સ અને Q મૂલ્ય, વર્તમાન સહિષ્ણુતા, આયર્ન કોર સેચ્યુરેશન, અને પેકેજ સ્ટ્રક્ચર વગેરે સહિતના અન્ય પરિમાણો, બધા પરિમાણો છે જે આવશ્યક છે. ઇન્ડક્ટર પસંદ કરતી વખતે ધ્યાનમાં લેવું. . આ પરિમાણો સામાન્ય રીતે મુખ્ય સામગ્રી, ઉત્પાદન પ્રક્રિયા અને કદ અને કિંમત સાથે સંબંધિત હોય છે. તેથી, આ લેખ વિવિધ આયર્ન કોર સામગ્રીની લાક્ષણિકતાઓ અને પાવર સપ્લાય ડિઝાઇન માટે સંદર્ભ તરીકે યોગ્ય ઇન્ડક્ટન્સ કેવી રીતે પસંદ કરવું તે રજૂ કરે છે.