Một cuộn cảm đầu ra được tìm thấy ở đầu ra của mọi bộ chuyển đổi chế độ chuyển tiếp. Các bộ chuyển đổi sử dụng
cấu trúc liên kết cầu tiến, đẩy-kéo, nửa cầu và toàn cầu đều là bộ chuyển đổi chế độ chuyển tiếp. Vì vậy, tính toán điện cảm đầu ra tuân theo cùng một phương pháp cho cả bốn cấu trúc liên kết phổ biến này . Mục đích của cuộn cảm đầu ra là lưu trữ năng lượng cho tải trong thời gian mỗi chu kỳ chuyển mạch khi công tắc nguồn (BJT, MOSFET hoặc
IGBT) được tắt. Chức năng điện của cuộn cảm đầu ra là tích hợp các xung chuyển mạch hình chữ nhật (tín hiệu được điều chế độ rộng xung với chu kỳ nhiệm vụ thay đổi) vào DC. Tụ điện đi theo cuộn cảm làm trơn DC thành DC sạch.Thiết kế của cuộn cảm đầu ra khá đơn giản. Thông thường, một lõi hình xuyến tự có ga được sử dụng. Các lõi ferit có ga (những lõi được sử dụng cho biến áp ferit, ví dụ như ETD39) cũng có thể được sử dụng mà không gặp khó khăn gì.Công thức tính độ tự cảm đầu ra là:
- Vin (max) là điện áp đỉnh cao nhất sau bộ chỉnh lưu đầu ra của đầu ra cụ thể đó.
- Vout là điện áp đầu ra.
- Toff (est) là thời gian ước tính của công tắc nguồn ở điện áp đầu vào cao nhất.
- Iout (min) là dòng tải dự kiến nhẹ nhất cho đầu ra đó .
Tính từ phương trình trên là Lmin – điện cảm yêu cầu tối thiểu , dưới đó lõi sẽ trống từ thông ở dòng tải danh định tối thiểu cho đầu ra đó. Bạn có thể muốn thiết kế một mạch cho phép hoạt động không tải. Rõ ràng, bạn không thể thay thế số 0 cho Iout (min) vì điều đó sẽ dẫn đến giá trị Lmin là vô cùng. Và tốt, điều đó thực sự là không thể, phải không?Vì vậy, điều bạn nên làm là bạn nên chọn một dòng điện tối thiểu cho phép. Sử dụng tải điện trở ở đầu ra của nguồn điện để khi bạn không có tải nào khác, tải điện trở này cung cấp tải tối thiểu.
Iout (tối thiểu) phải đủ lớn để Lmin không quá lớn; nó cũng không được quá lớn khiến bạn có tổn thất điện năng quá cao, và do đó hiệu suất quá thấp, do sự tiêu tán công suất trong điện trở đầu ra. Đôi khi, điện trở này được gọi là tải giả – mục đích duy nhất của nó là cung cấp tải tối thiểu khi không có tải khác ở đầu ra của bộ chuyển đổi / nguồn điện.Bây giờ mình đã biết độ tự cảm yêu cầu tối thiểu, mình cần biết số vòng cuộn dây trên lõi của mình.Từ biểu dữ liệu của lõi, bạn có thể tìm thấy giá trị AL.
Điều này cho biết độ tự cảm trên mỗi lượt bình phương:
L là độ tự cảm và N là số vòng dây. Đặt N làm chủ đề:
Vì vậy, đó là công thức được sử dụng để tính số vòng dây khi mình biết độ tự cảm cần thiết.
Trong một số trường hợp, bạn có thể không biết giá trị AL . Bạn có thể không biết số phần của lõi bạn có và do đó không thể tìm kiếm biểu dữ liệu. Dù lý do là gì, bạn có thể xác định giá trị AL bằng thực nghiệm .
Cuộn dây vài vòng và đo độ tự cảm. Sau đó, đo độ tự cảm cho một số vòng dây khác nhau.
Lặp lại các số lượt khác nhau. Vì vậy, đo độ tự cảm cho, ví dụ, 5, 10, 20, 40 vòng và sau đó tính giá trị AL cho mỗi vòng. Lấy giá trị AL trung bình. Một điều khác bạn có thể làm là, bạn có thể vẽ đồ thị của L so với N 2 . Gradient của dòng phù hợp nhất sẽ là giá trị AL.
Bạn cũng có thể tính toán theo toán học gradient của “đường hồi quy”.
Sử dụng các phương pháp nào bạn thấy đơn giản nhất.Bây giờ mình hãy xem xét một ví dụ để làm rõ những gì bạn đã đọc cho đến bây giờ.Giả sử rằng bộ chuyển đổi của mình là bộ chuyển đổi nửa cầu. Để tính toán biến áp ferit trong bộ chuyển đổi nửa cầu ngoại tuyến, hãy tham khảo hướng dẫn này:
Biến áp Ferrite Tính toán cho bộ chuyển đổi nửa cầuNguồn xung SMPS ngoại tuyến
Quay lại ví dụ của mình.Điện áp đầu vào cho bộ chuyển đổi sẽ thay đổi từ 150VAC (212VDC) đến 250VAC (354VDC). Điện áp đầu ra của bộ chuyển đổi là 14VDC. Tần số chuyển mạch là 50kHz.Sơ cấp biến áp: 26 vòng
biến áp thứ cấp: 4 + 4 vòngCông thức tính độ tự cảm tối thiểu cần thiết là:
mình cần tính toán điện áp đầu ra ở thứ cấp biến áp ở đầu vào 354VDC, là điện áp đầu vào tối đa của mình.mình sẽ giả định rằng điện áp giảm do điốt chỉnh lưu là 1V. Như vậy điện áp ra trung bình ở thứ cấp biến áp là 15V.
Tỷ lệ vòng quay biến áp (sơ cấp: thứ cấp) = 26: 4 = 6,5Vậy, khi điện áp thứ cấp trung bình bằng 15V thì điện áp trung bình trên sơ cấp biến áp là 6,5 * 15V = 97,5V. Nếu chu kỳ nhiệm vụ là 100%, điện áp trên sơ cấp của biến áp sẽ là 177V (một nửa điện áp bus DC – hãy nghĩ về cấu trúc liên kết nửa cầu). Vì vậy, chu kỳ nhiệm vụ là (97,5 / 177) * 100% = 55%.Điện áp đầu ra trung bình ở thứ cấp biến áp là 15V với chu kỳ làm việc là 55%. Do đó, điện áp đầu ra đỉnh là 15V / 0,55 = 27,3V, sau đó mình đã giả định mức giảm của diode là 1V. Vì vậy, Vin (tối đa) là 26,3V.Ở điện áp đầu vào tối đa, chu kỳ nhiệm vụ sẽ thấp nhất. Đây là lúc thời gian nghỉ sẽ cao nhất.
mình đã tính toán giá trị chu kỳ nhiệm vụ là 55% – đây là giá trị chu kỳ nhiệm vụ thấp nhất . Vì tần số chuyển mạch là 50kHz, khoảng thời gian là 20 µ s.
Thời gian tắt là 0,45 * 20 µ s = 9 µ s. Đó là Toff (est) của mình.Giả sử rằng tải tối thiểu sẽ tạo ra dòng điện 500mA.
Với đầu ra 14V và dòng điện 500mA, công suất tiêu hao trong điện trở đầu ra sẽ là:P = VI = 14 * 0.5 W =
7WĐó là rất nhiều sức mạnh! Nếu có thể chấp thấy, hãy tiếp tục và sử dụng tải tối thiểu 500mA. Nếu bạn chọn giảm tải tối thiểu xuống 250mA, bạn giảm công suất tiêu tán (ở trên) xuống 3,5W.Vì vậy, bây giờ mình có tất cả các tham số cần thiết. Hãy cắm chúng vào công thức.
Đây là điện cảm yêu cầu tối thiểu. Bạn nên sử dụng độ tự cảm lớn hơn giá trị tối thiểu được tính toán, vì bạn đã tính được độ tự cảm tối thiểu cần thiết .Giả sử mình sẽ sử dụng độ tự cảm 450 µH. Giả sử rằng mình đã chọn một lõi hình xuyến có giá trị AL là 64nH mỗi lượt bình phương.
Thứ nhất, độ tự cảm yêu cầu là 316 µ H tương đương với 316000nH.
Như vậy số lượt yêu cầu là:
Bạn có thể sử dụng 70 hoặc 71 lượt. Đây là cho 316 µ H. Đối với 450 µ H:
Làm tròn điều này lên đến 84 lượt. mình có nó. Bạn có thể sử dụng phương pháp đơn giản này để tính toán điện cảm đầu ra cần thiết cho bộ chuyển đổi sử dụng cấu trúc liên kết cầu tiến, đẩy kéo, nửa cầu hoặc toàn cầu. Nó đơn giản và mình hy vọng mình có thể làm cho bạn hiểu rõ ràng. Hãy cho mình biết ý kiến và phản hồi của bạn !
❀◕ ‿ ◕❀
