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Os indutores em aplicações de conversores CC-CC automotivos precisam ser cuidadosamente selecionados para alcançar a combinação certa de custo, qualidade e desempenho elétrico. Neste artigo, o engenheiro de aplicação de campo Smail Haddadi fornece orientação sobre como calcular as especificações necessárias e quais são as especificações comerciais. offs podem ser feitos.
Existem cerca de 80 aplicações eletrônicas diferentes na eletrônica automotiva, e cada aplicação requer seu próprio barramento de energia estável, que é derivado da tensão da bateria. Isso pode ser alcançado por um regulador “linear” grande e com perdas, mas um método eficaz é usar um regulador de comutação “buck” ou “buck-boost”, porque pode atingir eficiência e eficiência de mais de 90%. Compacidade.Este tipo de regulador de comutação requer um indutor. Escolher o componente correto às vezes pode parecer um pouco misterioso, porque os cálculos necessários se originaram na teoria magnética do século XIX. Os projetistas querem ver uma equação onde possam “conectar” seus parâmetros de desempenho e obter a indutância “correta” e as classificações de corrente para que eles podem simplesmente escolher no catálogo de peças. No entanto, as coisas não são tão simples: algumas suposições devem ser feitas, os prós e os contras devem ser pesados, e isso geralmente requer múltiplas iterações de projeto. Mesmo assim, peças perfeitas podem não estar disponíveis como padrões e precisa ser redesenhado para ver como os indutores prontos para uso se encaixam.
Vamos considerar um regulador Buck (Figura 1), onde Vin é a tensão da bateria, Vout é o barramento de alimentação do processador de baixa tensão e SW1 e SW2 são ligados e desligados alternadamente. (Ton + Toff) onde Ton é o valor quando SW1 está fechado e Toff é o valor quando está aberto. Não há indutância nesta equação, então o que ela faz? SW1 é ligado para permitir manter a saída quando é desligado. É possível calcular a energia armazenada e igualá-la à energia necessária, mas na verdade há outras coisas que precisam ser consideradas primeiro. e SW2 faz com que a corrente no indutor aumente e diminua, formando assim uma “corrente de ondulação” triangular no valor DC médio. Em seguida, a corrente de ondulação flui para C1 e, quando SW1 é fechado, C1 a libera. o ESR do capacitor produzirá ondulação da tensão de saída. Se este for um parâmetro crítico, e o capacitor e seu ESR forem fixados por tamanho ou custo, isso pode definir a corrente de ondulação e o valor da indutância.
Normalmente, a escolha dos capacitores oferece flexibilidade. Isso significa que se o ESR for baixo, a corrente de ondulação pode ser alta. e SW2 é um diodo, em circunstâncias normais, ele irá parar de conduzir durante parte do ciclo, e o conversor entrará no modo de “condução descontínua”. Neste modo, a função de transferência mudará e se tornará mais difícil alcançar o melhor estado estacionário.Os conversores buck modernos geralmente usam retificação síncrona, onde SW2 é MOSEFT e pode conduzir a corrente de drenagem em ambas as direções quando é ligado.Isso significa que o indutor pode oscilar negativo e manter a condução contínua (Figura 2).
Neste caso, a corrente de ondulação pico a pico ΔI pode ser maior, que é definida pelo valor da indutância de acordo com ΔI = ET/LE é a tensão do indutor aplicada durante o tempo T. Quando E é a tensão de saída , é mais fácil considerar o que acontece no tempo de desligamento Toff de SW1.ΔI é o maior neste ponto porque Toff é o maior na tensão de entrada mais alta da função de transferência. Por exemplo: Para uma tensão máxima da bateria de 18 V, uma saída de 3,3 V, uma ondulação pico a pico de 1 A e uma frequência de comutação de 500 kHz, L = 5,4 µH. Isso pressupõe que não há queda de tensão entre SW1 e SW2. calculado neste cálculo.
Uma breve pesquisa no catálogo pode revelar várias peças cujas classificações de corrente correspondem à carga necessária. No entanto, é importante lembrar que a corrente de ondulação é sobreposta ao valor DC, o que significa que no exemplo acima, a corrente do indutor atingirá realmente o pico a 0,5 A acima da corrente de carga. Existem diferentes maneiras de avaliar a corrente de um indutor: como um limite de saturação térmica ou um limite de saturação magnética. Indutores termicamente limitados são geralmente classificados para um determinado aumento de temperatura, geralmente 40 oC, e podem ser operados em correntes mais altas se puderem ser resfriados. A saturação deve ser evitada em correntes de pico, e o limite diminuirá com a temperatura. É necessário verificar cuidadosamente a curva da folha de dados de indutância para verificar se ela é limitada por calor ou saturação.
A perda de indutância também é uma consideração importante. A perda é principalmente uma perda ôhmica, que pode ser calculada quando a corrente de ondulação é baixa. Em altos níveis de ondulação, as perdas no núcleo começam a dominar, e essas perdas dependem do formato da forma de onda, bem como frequência e temperatura, por isso é difícil prever. Testes reais realizados no protótipo, pois isso pode indicar que uma corrente de ondulação mais baixa é necessária para a melhor eficiência geral. processo.
A série HA66 de alto desempenho da TT Electronics é um bom ponto de partida (Figura 3). Sua linha inclui uma peça de 5,3 µH, uma corrente de saturação nominal de 2,5 A, uma carga de 2 A permitida e uma ondulação de +/- 0,5 A. Essas peças são ideais para aplicações automotivas e obtiveram a certificação AECQ-200 de uma empresa com sistema de qualidade aprovado TS-16949.
Estas informações são derivadas de materiais fornecidos pela TT Electronics plc e foram revisadas e adaptadas.
(2019, 29 de outubro).Indutores de potência para aplicações automotivas DC-DC.AZoM.Obtido em https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=17140 em 27 de dezembro de 2021.
“Indutores de potência para aplicações automotivas DC-DC”. AZoM.27 de dezembro de 2021..
“Indutores de potência para aplicações automotivas DC-DC”.AZoM.https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=17140.(Acessado em 27 de dezembro de 2021).
2019. Indutores de potência para aplicações automotivas DC-DC.AZoM, visualizado em 27 de dezembro de 2021, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=17140.
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