Phân tích dòng điện dẫn | GETWELL

Việc thiết kế cuộn cảm mang lại nhiều thách thức cho các kỹ sư trong việc thiết kế nguồn điện chuyển mạch. Các kỹ sư không chỉ nên chọn giá trị điện cảm mà còn phải xem xét dòng điện mà cuộn cảm có thể chịu, điện trở cuộn dây, kích thước cơ học, v.v. Dòng điện một chiều tác động lên cuộn cảm, điều này cũng sẽ cung cấp thông tin cần thiết để chọn cuộn cảm thích hợp.

Hiểu chức năng của cuộn cảm

Cuộn cảm thường được hiểu là chữ L trong mạch lọc LC ở đầu ra của bộ nguồn chuyển mạch (C là tụ điện đầu ra). Mặc dù sự hiểu biết này là đúng, nhưng cần phải hiểu sâu hơn về hoạt động của cuộn cảm để hiểu được thiết kế của cuộn cảm.

Trong chuyển đổi bước xuống, một đầu của cuộn cảm được kết nối với điện áp đầu ra DC. Đầu kia được kết nối với điện áp đầu vào hoặc GND thông qua chuyển đổi tần số chuyển mạch.

Cuộn cảm được kết nối với điện áp đầu vào thông qua MOSFET, và cuộn cảm được kết nối với GND. Do việc sử dụng loại bộ điều khiển này, cuộn cảm có thể được nối đất theo hai cách: nối đất bằng diode hoặc nối đất MOSFET. Nếu là cách sau, bộ chuyển đổi được gọi là chế độ "đồng bộ".

Bây giờ hãy xem xét lại nếu dòng điện chạy qua cuộn cảm ở hai trạng thái này thay đổi. Một đầu của cuộn cảm được nối với điện áp đầu vào và đầu kia được nối với điện áp đầu ra. Đối với bộ chuyển đổi bước xuống, điện áp đầu vào phải cao hơn điện áp đầu ra, do đó, điện áp dương sẽ được hình thành trên cuộn cảm. Ngược lại, trong trạng thái 2, một đầu của cuộn cảm ban đầu được nối với điện áp đầu vào được nối với đất. Đối với một bộ chuyển đổi bước xuống, điện áp đầu ra phải là dương, do đó, một sự sụt giảm điện áp âm sẽ được hình thành trên cuộn cảm.

Do đó, khi điện áp trên cuộn cảm dương thì cường độ dòng điện trên cuộn cảm sẽ tăng lên; khi điện áp trên cuộn cảm âm thì cường độ dòng điện trên cuộn cảm sẽ giảm.

Có thể bỏ qua sự sụt giảm điện áp trên cuộn cảm hoặc sụt áp chuyển tiếp của diode Schottky trong mạch không đồng bộ so với điện áp đầu vào và đầu ra.

Độ bão hòa của lõi cuộn cảm

Thông qua dòng điện cực đại của cuộn cảm đã được tính toán, chúng ta có thể tìm hiểu những gì được tạo ra trên cuộn cảm. Dễ dàng biết rằng khi cường độ dòng điện qua cuộn cảm tăng thì độ tự cảm của nó giảm. Điều này được xác định bởi các đặc tính vật lý của vật liệu lõi từ. Độ tự cảm sẽ giảm bao nhiêu là điều quan trọng: nếu độ tự cảm giảm nhiều, bộ biến đổi sẽ không hoạt động bình thường. Khi dòng điện đi qua cuộn cảm lớn đến mức cuộn cảm có tác dụng thì dòng điện đó được gọi là “dòng điện bão hòa”. Đây cũng là thông số cơ bản của cuộn cảm.

Trên thực tế, cuộn cảm công suất chuyển đổi trong mạch chuyển đổi luôn có độ bão hòa "mềm". Khi dòng điện tăng đến một mức độ nhất định, điện cảm sẽ không giảm mạnh, được gọi là đặc tính bão hòa "mềm". Nếu dòng điện tăng trở lại, cuộn cảm sẽ bị hỏng. Sự suy giảm của độ tự cảm tồn tại ở nhiều loại cuộn cảm.

Với tính năng bão hòa mềm này, chúng ta có thể biết tại sao điện cảm tối thiểu dưới dòng điện đầu ra DC được quy định trong tất cả các bộ chuyển đổi và sự thay đổi của dòng điện gợn sóng sẽ không ảnh hưởng nghiêm trọng đến điện cảm. Trong tất cả các ứng dụng, dòng điện gợn sóng được mong đợi càng nhỏ càng tốt, vì nó sẽ ảnh hưởng đến độ gợn sóng của điện áp đầu ra. Đây là lý do tại sao mọi người luôn quan tâm đến độ tự cảm dưới dòng điện đầu ra của DC và bỏ qua độ tự cảm dưới dòng điện gợn sóng trong Thông số kỹ thuật.

Trên đây là giới thiệu về phân tích dòng điện cuộn cảm, nếu bạn muốn biết thêm về cuộn cảm, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.