Os reguladores de comutação convertem a tensão de entrada em uma tensão de saída maior ou menor, para a qual um indutor é usado para armazenar energia elétrica temporariamente. O tamanho do indutor depende da frequência de comutação do regulador de comutação e da corrente esperada que flui através do circuito, então como escolho o valor correto do indutor? O valor do indutor pode ser determinado usando uma fórmula comum que incorpora a ondulação da corrente do indutor.
Na maioria das folhas de dados para reguladores de comutação, bem como na maioria das notas de aplicação e outros textos explicativos, recomenda-se que a ondulação da corrente do indutor esteja em 30% da operação com carga nominal. Isso significa que os picos de corrente do indutor e os vales de corrente do indutor são 15% maiores e 15% menores, respectivamente, do que a corrente média na corrente de carga nominal. Por que escolher 30% de ondulação de corrente do indutor ou taxa de ondulação de corrente (CR) pode ser considerado um bom compromisso?
Para conversores Buck, como o mostrado na Figura 1, aplica-se a Equação 1:
Figura 1. ondulação de corrente do indutor correspondente ao usar um conversor Buck.
Esta fórmula calcula a indutância necessária para um conversor Buck com base na taxa de ondulação atual CR, L. Essa proporção normalmente é especificada como 0,3 ou 30% de ondulação pico a pico. Nesta fórmula, D representa o ciclo de trabalho e T representa o tempo de ciclo, dependendo da respectiva frequência de comutação.
O que acontece quando você usa uma ondulação de corrente diferente no indutor?
Na Figura 2, a linha vermelha representa a ondulação da corrente do indutor do circuito (taxa de ondulação da corrente (CR) de 30 por cento com uma corrente de saída de 3 A. Esta é uma escolha de compromisso comum no projeto do circuito regulador de comutação. A forma de onda azul corresponde a um indutor ondulação de corrente de 133% e a forma de onda verde corresponde a uma ondulação de corrente no indutor de 7%.
2. Ondulação da corrente do indutor (vermelho), pequena ondulação da corrente do indutor (azul) e grande ondulação da corrente do indutor (verde) para uma relação de corrente de ondulação de 30% na carga nominal.
A Figura 3 mostra o mesmo circuito funcionando com carga nominal parcial como corrente de saída (por exemplo, 1A). Em alta ondulação de corrente do indutor, conforme mostrado pela forma de onda azul na Fig. 3, o indutor descarregará completamente em cada ciclo. Este modo é denominado modo de condução descontínua (DCM). Neste modo, a estabilidade da malha de controle muda e pode produzir maior ondulação na tensão de saída.
3. Ondulação da corrente do indutor (vermelho), pequena ondulação da corrente do indutor (azul) e grande ondulação da corrente do indutor (verde) com uma taxa de ondulação da corrente de 30% em carga parcial.
Portanto, uma certa relação de corrente de ondulação precisa ser usada para evitar o DCM. um bom compromisso é obtido com uma taxa de ondulação de corrente de 30%. Se a taxa de ondulação da corrente for baixa, o sistema operará no modo de condução de corrente contínua na maior parte do tempo, mesmo com cargas parciais. Assim, otimizando o circuito, é possível operar neste modo.
O que acontece se eu selecionar uma relação de corrente de ondulação muito alta?
Taxas de corrente de ondulação acima de 30% resultam em tamanhos menores de indutores e custos mais baixos. No entanto, as correntes de pico são significativamente mais altas, gerando uma grande quantidade de interferência eletromagnética (EMI), muito maior do que os circuitos típicos podem aceitar. Além disso, para utilizar o modo de condução contínua (CCM), a corrente de carga deve ser ainda maior. Isso ainda não é um problema, mas as características operacionais mudam neste modo e isso deve ser levado em consideração no projeto do circuito.
Além disso, uma tensão de saída mais alta resulta de uma ondulação de corrente mais baixa no indutor em comparação com uma ondulação de corrente mais baixa no indutor.
O que acontece se eu escolher uma relação de corrente de ondulação muito baixa?
Taxas de corrente de ondulação abaixo de 30% resultam em tamanhos maiores de indutores e custos mais elevados. Devido ao grande tamanho do dispositivo de armazenamento de energia, a resposta transitória da carga será um pouco menor. Por exemplo, ao desconectar rapidamente uma corrente de carga alta, a energia armazenada no indutor deve ser transferida para algum lugar. Isso faz com que a tensão no capacitor de saída (COUT) aumente. Quanto mais energia elétrica no indutor, maior será a tensão de saída. A sobretensão pode danificar o circuito de alimentação.
Depois de pesar as vantagens e desvantagens das diferentes taxas de ondulação de corrente do indutor, descobrimos que, para a maioria das aplicações, uma taxa de ondulação de corrente de cerca de 30% ou mais é mais adequada. Contudo, em alguns casos é possível desviar-se disto, desde que os resultados sejam aceitáveis.
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., fundada em 2010, é um fabricante profissional especializado em máquina pick and place SMT, forno de refluxo, máquina de impressão de estêncil, linha de produção SMT e outros produtos SMT.
Fundada em 2010 com mais de 100 funcionários e mais de 8.000 m². fábrica de direitos de propriedade independentes, para garantir a gestão padrão e obter os efeitos mais econômicos, além de economizar custos.
Possuir o próprio centro de usinagem, montador qualificado, testador e engenheiros de controle de qualidade, para garantir fortes habilidades para fabricação, qualidade e entrega de máquinas NeoDen.
Mais de 40 parceiros globais cobertos na Ásia, Europa, América, Oceania e África, para atender com sucesso mais de 10.000 usuários em todo o mundo, para garantir um serviço local melhor e mais rápido e uma resposta rápida.