วิธีการเลือกตัวเหนี่ยวนำแบบหล่อขึ้นรูปที่เหมาะสมสำหรับวงจร

การเลือกตัวเหนี่ยวนำแบบหล่อ (Molding Choke) ที่เหมาะสมสำหรับวงจร ไม่ควรพิจารณาเพียงแค่รูปลักษณ์ภายนอก แต่ควรคำนึงถึงประสิทธิภาพการทำงานและข้อจำกัดทางกายภาพในวงจรด้วย

ตัวเหนี่ยวนำแบบโมโนลิธิกส่วนใหญ่ใช้ในวงจรไฟฟ้ากำลัง (เช่น ตัวแปลง DC-DC) เพื่อทำหน้าที่เก็บพลังงาน กรองพลังงาน และทำงานแบบฟรีวีลลิ่ง เพื่อช่วยให้คุณเลือกได้อย่างเหมาะสม เราจะแบ่งกระบวนการเลือกออกเป็นห้าขั้นตอนหลักดังต่อไปนี้:

1. กำหนดขนาดทางกายภาพและบรรจุภัณฑ์ (ขั้นตอนที่ 1: จะใส่ได้หรือไม่?)

นี่คือเกณฑ์การคัดกรองขั้นพื้นฐานที่สุด ตัวเหนี่ยวนำแบบโมโนลิธิกโดยทั่วไปจะมีโครงสร้างสี่เหลี่ยมผืนผ้าคล้ายชิปมาตรฐาน

* ข้อจำกัดด้านขนาด: วัดขนาดและความสูงของช่องว่างที่สงวนไว้บนแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ขนาดทั่วไป ได้แก่ 3.0×3.0 มม., 4.0×4.0 มม., 5.0×5.0 มม. เป็นต้น โดยมีความสูงตั้งแต่ 1.0 มม. ถึง 5.0 มม.

* การออกแบบขั้วต่อ: ตรวจสอบว่าเป็นขั้วต่อแบบ "สองขั้ว" มาตรฐาน หรือแบบ "สี่ขั้ว" ที่ออกแบบมาเพื่อลดการแผ่รังสี

*หมายเหตุ: แม้ว่าความยาวและความกว้างจะเท่ากัน แต่ความสูงมักจะเป็นตัวกำหนดความสามารถในการรับกำลังไฟฟ้าของตัวเหนี่ยวนำ โปรดเลือกขนาดที่ถูกต้องเสมอ

2. คำนวณและจับคู่ค่าความเหนี่ยวนำ (ค่า L)

ค่าความเหนี่ยวนำเป็นตัวกำหนดขนาดของกระแสริปเปิล การเลือกค่าความเหนี่ยวนำที่มากเกินไปหรือน้อยเกินไปจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟ

* โปรดดูคู่มือชิป: ข้อมูลจำเพาะของวงจรรวมควบคุมพลังงาน (IC) ส่วนใหญ่จะมีสูตรที่แนะนำสำหรับการคำนวณค่าความเหนี่ยวนำ

สูตรทั่วไปสามารถประมาณได้เป็น L={(V_{in}-V_{out})XV_{out}/{V_{in}Xf_{sw}XI_{out} XRippleRatio}}

* โดยที่ f_{sw} คือความถี่ในการสลับ และ RippleRatio โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 20%~30%

* ค่าความคลาดเคลื่อน: โดยทั่วไปแล้ว ตัวเหนี่ยวนำแบบโมโนลิธิกจะมีค่าความคลาดเคลื่อนอยู่ที่ ±20% หรือ ±30% (เช่น เกรด M หรือ N) และควรเผื่อระยะไว้ในการคำนวณ

3. พารามิเตอร์กระแสหลัก: ต้องพิจารณาทั้งสอง “กระแส”

นี่คือส่วนที่มีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดมากที่สุด! โดยทั่วไปแล้ว ข้อมูลจำเพาะของตัวเหนี่ยวนำแบบหล่อขึ้นรูปจะระบุค่ากระแสไฟฟ้าพิกัดสองค่าที่แตกต่างกัน และต้องเป็นไปตามเงื่อนไขทั้งสองพร้อมกัน:

* กระแสอิ่มตัว (I_{sat}): ขีดจำกัดสูงสุด

* คำจำกัดความ: กระแสไฟฟ้าที่ไหลเมื่อค่าความเหนี่ยวนำลดลงเหลืออัตราส่วนที่กำหนด (โดยทั่วไปคือ 10% ถึง 30% ของค่าเริ่มต้น)

*วิธีการเลือก: กระแส I_{sat} ต้องมากกว่ากระแสสูงสุด (I_{peak}) ในวงจร

*การคำนวณกระแสสูงสุด: I_{peak} = I_{out} + ΔI_L/2 (นั่นคือ กระแสเอาต์พุตบวกครึ่งหนึ่งของกระแสริปเปิล)

*ผลที่ตามมา: หากค่า I_sat ไม่เพียงพอ ตัวเหนี่ยวนำจะเกิดการอิ่มตัวทางแม่เหล็กในทันที ทำให้ค่าความเหนี่ยวนำลดลงอย่างรวดเร็วและกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งอาจทำให้ทรานซิสเตอร์สวิตช์ไหม้ได้

กระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ (I2 {rms}): ดัชนีความร้อน

*คำจำกัดความ: กระแสไฟฟ้าเฉลี่ยกำลังสองที่ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวของตัวเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้นตามค่าที่กำหนด (โดยปกติคือ 40 °C)

*วิธีการเลือก: ค่า I2 {rms} ต้องมากกว่าค่ากระแสเอาต์พุตสูงสุด (I2 {out}) ในวงจร

*ผลที่ตามมา: หากค่า I2 {rms} ไม่เพียงพอ ตัวเหนี่ยวนำจะร้อนเกินไป ซึ่งไม่เพียงแต่จะลดประสิทธิภาพ แต่ยังอาจทำให้ข้อต่อบัดกรีบนแผงวงจรพิมพ์เสียหายได้อีกด้วย

4. ให้ความสำคัญกับค่าความต้านทานกระแสตรง (DCR) และประสิทธิภาพ

DCR (Direct Current Resistance) คือค่าความต้านทานของขดลวดเหนี่ยวนำเอง

*ผลกระทบ: DCR อาจทำให้เกิดการสูญเสียทองแดง (P_ {loss}=I ^ 2 XR) ซึ่งจะถูกแปลงเป็นความร้อนโดยตรงและลดประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

*ความสมดุล: เมื่อขนาดและต้นทุนเอื้ออำนวย DCR ขนาดเล็กกว่าจะดีกว่า

5. พิจารณาความถี่เรโซแนนซ์ในตัวเอง

ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำเปลี่ยนแปลง เมื่อใช้ลวดโลหะมาทำเป็นขดลวด และกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดเปลี่ยนแปลง จะเกิดปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำย้อนกลับที่เกิดขึ้นเองในขดลวดจะขัดขวางการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าและมีบทบาทในการรักษาเสถียรภาพของกระแสไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หากตัวเหนี่ยวนำอยู่ในสภาวะที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน มันจะพยายามขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้าเมื่อวงจรเปิดอยู่ และหากตัวเหนี่ยวนำอยู่ในสภาวะที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน มันจะพยายามรักษากระแสไฟฟ้าให้คงที่เมื่อวงจรถูกตัดการเชื่อมต่อ