"오른쪽을 선택하려면 성직 수 여자, 인덕터의 성능과 원하는 내부 회로 성능은 공급업체 데이터 시트의 정보와 관련이 있습니다. 이 기사에서는 숙련된 전력 변환 전문가 및 비전문가를 위한 인덕터 카탈로그와 인덕터의 중요한 사양에 대해 설명합니다.
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올바른 인덕터를 선택하려면 인덕터의 성능과 원하는 내부 회로 성능이 공급업체 데이터 시트의 정보와 어떻게 관련되는지 완전히 이해해야 합니다. 이 기사에서는 숙련된 전력 변환 전문가 및 비전문가를 위한 인덕터 카탈로그와 인덕터의 중요한 사양에 대해 설명합니다.
소개
DC-DC 컨버터의 사용이 점점 더 보편화되고 있습니다. 전자 시스템이 소형화되고 모바일화되고 복잡해지고 대중화됨에 따라 전력 요구 사항이 다양해졌습니다. 사용 가능한 배터리 전압, 필요한 작동 전압, 크기 및 모양 요구 사항이 지속적으로 변경되므로 장비 설계자는 전력 변환 문제를 해결하기 위해 끊임없이 새로운 방법을 찾아야 합니다. 성능을 개선하고 크기를 줄여 제품 요구 사항을 충족해야 하는 경우가 많으므로 최적화가 매우 중요합니다. 전력 변환의 경우 모든 애플리케이션이 "일률적"일 수는 없습니다. 예를 들어, 많은 실제 응용 프로그램에는 그림 1과 같은 얇은 구성 요소를 사용해야 합니다.
그림 1: 얇고 가벼운 디자인 변환기 얇은 인덕터를 사용해야 함
컨버터 대량 구매 시장이 성장하는 것 외에도 많은 회로 설계자는 이제 전원 공급 장치 회사에 의존하는 대신 자체 DC-DC 변환 회로를 설계하므로 더 많은 회로 설계자가 자체 부품을 선택할 수 있습니다. 기본 DC-DC 변환 회로는 매우 성숙합니다. technology 그리고 여전히 천천히 발전하고 있습니다. 따라서 전문 작가는 실용적인 보조 설계 자료를 작성할 수 있고, 장비 설계자는 이러한 자료를 활용하여 자체 변환기를 설계할 수 있습니다. 쉽게 사용할 수 있는 일부 소프트웨어는 이러한 설계 프로세스를 단순화할 수도 있습니다1.
회로 토폴로지를 결정한 후 주요 설계 작업 중 하나는 구성 요소를 선택하는 것입니다. 많은 회로 설계 프로그램에서 필요한 구성 요소 매개변수 값을 나열할 수 있습니다. 이때 설계자는 필요한 인덕턴스 값을 결정하는 것부터 시작하여 최종적으로 가용 범위에서 부품을 선택하여 작업을 수행해야 한다. DC-DC 컨버터에 사용되는 인덕터는 다양한 모양과 크기로 제공됩니다. 그림 2와 3은 그 중 두 가지를 보여줍니다. 다양한 유형을 비교하고 특정 애플리케이션에 적합한 구성 요소를 선택하려면 설계자가 이러한 인덕터에 대해 게시된 사양을 올바르게 이해해야 합니다.
그림 2: 플랫 와이어로 감긴 E형 철심 인덕터
그림 3: 고밀도 회로를 위한 견고한 구조의 자기 차폐 성형 인덕터
DC-DC 컨버터 요구 사항
간단히 말해서 DC-DC 컨버터의 기능은 주어진 입력 전압에서 안정적인 DC 출력 전압을 제공하는 것입니다. 주어진 부하 전류 범위 및/또는 입력 전압 범위를 초과하지 않고 DC 출력 전압을 조정하려면 일반적으로 변환기가 필요합니다. 이상적으로 DC 출력은 "순수"입니다. 즉, 리플 전류 또는 리플 전압이 지정된 수준 내에서 제어됩니다. 또한 전원에서 부하로 전력을 전달하는 프로세스도 지정된 효율 수준을 달성해야 합니다. 이러한 목표를 달성하려면 파워 인덕터를 선택하는 것이 중요한 단계입니다.
전력 인덕터 매개변수
인덕턴스 성능은 여러 숫자로 설명할 수 있습니다. 표 1은 일반적인 인덕턴스 데이터 시트입니다. 이 데이터는 DC-DC 컨버터에 사용되는 표면 실장 전력 인덕터를 설명합니다.
표 1: 일반적인 인덕터 카탈로그에서 발췌 2 
NS. 인덕턴스 값은 1MHz 및 0.1Vrms에서 측정됩니다.
NS. Isat는 인덕턴스 값이 30% 떨어질 때의 일반적인 값입니다.
씨. Irms는 40℃의 온도 상승을 일으킬 때의 대표적인 값입니다.
NS. 모든 매개변수는 25℃에서 측정됩니다
정의
L―인덕턴스 값: 컨버터 설계 공식에 의해 계산된 인덕터의 주요 기능 매개변수는 출력 전력을 처리하고 리플 전류를 제어하는 인덕터의 능력을 결정하는 데 사용됩니다.
DCR-DC 저항: 부품의 저항은 사용된 권선 구리선의 길이와 직경에 따라 다릅니다.
SRF 자체 공진 주파수: 인덕터 코일의 인덕턴스 값이 분산 커패시턴스와 공진하는 주파수 지점.
Isat―포화 전류: 인덕터를 통과할 때 철심이 포화되어 인덕턴스 값이 떨어지는 전류.
Irms-Root Mean Square Current: 연속적으로 인덕터를 통과하여 최대 허용 온도 상승을 일으키는 전류입니다.
등급을 올바르게 사용하려면 등급이 어떻게 파생되는지 이해해야 합니다. 데이터 시트는 모든 작업 조건에서 성능을 보여줄 수 없기 때문에 다양한 작업 조건에서 등급이 어떻게 변하는지 이해해야 합니다.
인덕턴스 값(L)
인덕턴스 값은 필요한 회로 기능을 구현하기 위한 주요 매개변수이며 대부분의 설계 프로세스에서 가장 먼저 계산되는 매개변수이기도 합니다. 이 값은 특정 최소 에너지 저장 용량(또는 볼트-마이크로초 용량)을 제공하고 출력 전류 리플을 줄이는 기준에 따라 계산됩니다. 사용된 인덕턴스 값이 계산된 결과보다 작으면 DC 출력의 AC 리플이 증가합니다. 너무 크거나 작은 인덕턴스 값을 사용하면 컨버터가 연속 작동 모드와 불연속 작동 모드 간에 강제로 변경될 수 있습니다.
공차
DC-DC 컨버터의 대부분의 애플리케이션에는 인덕턴스 허용 오차에 대한 특별히 엄격한 요구 사항이 없습니다. 대부분의 구성 요소에 대해 표준 허용 오차 제품을 선택하는 것이 비용 효율적이며 대부분의 변환기 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 표 1의 인덕턴스 허용 오차는 ±20%로 대부분의 컨버터에 적합합니다.
시험 조건
■ 전압. 정격 인덕턴스 값은 사용된 주파수와 테스트 전압을 나타내야 합니다. 대부분의 카탈로그 정격 인덕턴스 값은 "작은" 사인파 전압을 기반으로 합니다. 인덕터 공급업체의 경우 이는 구현이 가장 쉽고 반복되는 애플리케이션에 가장 편리한 방법이며 대부분의 애플리케이션에 대한 인덕턴스 값을 유도하는 데 적합합니다.
■ 파형. 사인파 전압은 표준 기기 테스트 조건이며 일반적으로 얻은 인덕턴스 값이 설계 공식에 의해 계산된 인덕턴스 값과 일치하는지 확인할 수 있습니다.
■ 테스트 빈도. 대부분의 파워 인덕터는 20kHz ~ 500kHz 범위 내에서 크게 변하지 않으므로 일반적으로 사용되는 보다 적절한 접근 방식은 100kHz를 기준으로 한 정격을 사용하는 것입니다. 주파수가 증가함에 따라 인덕턴스 값은 결국 감소한다는 것을 기억해야 합니다. 이러한 현상의 원인은 사용하는 철심재의 주파수 롤오프 특성이나 코일 인덕턴스의 공진과 그 분포 커패시턴스 때문일 수 있습니다. 대부분의 변환기는 50kHz ~ 500kHz 범위에서 작동하므로 100kHz가 적합한 표준 테스트 주파수입니다. 스위칭 주파수가 500kHz, 1MHz 이상으로 증가할 경우 실제 적용 주파수를 기준으로 정격값 사용을 고려하는 것이 더욱 중요하다.
저항
DC 저항(DCR)
DCR은 인덕터에 사용된 구리 와이어의 측정값일 뿐이며 엄격하게 구리 와이어의 직경과 길이를 기준으로 합니다. 카탈로그에 명시된 값은 일반적으로 "최대 값"이지만 허용 오차가 있는 호칭 값을 지정할 수도 있습니다. 두 번째 방법은 공칭 값이나 예상 저항을 제공하여 더 유익할 수 있지만 동시에 제품의 저항이 너무 작고 항상 해가 없기 때문에 불필요하게 사양을 조일 수 있습니다.
일반적으로 구리인 코일 재료의 저항과 마찬가지로 DCR도 온도에 따라 변합니다. DCR 등급은 매우 중요한 환경 테스트 온도를 고려해야 합니다. 구리의 저항 온도 계수는 섭씨 0.4도당 약 +3%입니다0.009. 따라서 0.011옴의 최대 정격으로 표시된 제품은 85°C에서 2옴의 해당 최대 정격을 가지며 이는 불과 25밀리옴 떨어져 있지만 총 변화는 4%입니다. 예상 DCR과 온도 사이의 관계는 그림 XNUMX에 나와 있습니다.
그림 4: 0.009°C에서 최대 25Ω의 예상 DC 저항 기준
교류 저항
이 매개변수는 일반적으로 인덕턴스 데이터 시트에 표시되지 않으며 작동 주파수 또는 전류의 AC 구성요소가 DC 구성요소보다 크지 않는 한 일반적으로 고려되는 문제가 아닙니다.
표피 효과로 인해 대부분의 인덕턴스 코일의 저항은 작동 주파수가 증가함에 따라 증가합니다. AC 또는 리플 전류가 평균 또는 DC 전류에 비해 작은 경우 DCR은 저항 손실의 좋은 척도입니다. 표피 효과는 구리선 직경과 주파수에 따라 다릅니다3. 따라서 이 데이터를 포함하려면 카탈로그에 나열된 각 인덕터의 전체 주파수 곡선이 제공되어야 합니다.
그림 5: 미국 와이어 게이지 22 원형 구리 와이어의 AC 저항/DC 저항
이것은 500kHz 미만의 대부분의 애플리케이션에 필요하지 않습니다. 그림 5에서 알 수 있듯이 약 200kHz 미만의 주파수에서는 AC 저항을 DC 저항과 비교할 수 없습니다. 이 주파수보다 높더라도 AC 전류가 DC 성분보다 크지 않다면 AC 저항은 문제가 되지 않습니다. 그러나 주파수가 200-300kHz보다 높으면 게시된 정보에 대한 추가 정보로 손실과 주파수 간의 관계에 대한 정보를 공급업체에 요청하는 것이 좋습니다.
부품의 크기를 최소화하려면 설계자는 가능한 한 저항이 큰 부품을 선택해야 합니다. 정상적인 상황에서 DCR을 줄이면 더 두꺼운 구리선을 사용해야 하며 전체 크기가 더 커질 수 있습니다. 따라서 DCR 선택을 최적화하는 것은 전력 효율, 부품 허용 전압 강하 및 부품 크기 사이의 절충안입니다.
올바른 인덕터를 선택하려면 인덕터의 성능과 원하는 내부 회로 성능이 공급업체 데이터 시트의 정보와 어떻게 관련되는지 완전히 이해해야 합니다. 이 기사에서는 숙련된 전력 변환 전문가 및 비전문가를 위한 인덕터 카탈로그와 인덕터의 중요한 사양에 대해 설명합니다.
소개
DC-DC 컨버터의 사용이 점점 더 보편화되고 있습니다. 전자 시스템이 소형화되고 모바일화되고 복잡해지고 대중화됨에 따라 전력 요구 사항이 다양해졌습니다. 사용 가능한 배터리 전압, 필요한 작동 전압, 크기 및 모양 요구 사항은 지속적으로 변경되므로 장비 설계자는 전력 변환 문제를 해결하기 위한 새로운 방법을 끊임없이 찾아야 합니다. 성능을 개선하고 크기를 줄여 제품 요구 사항을 충족해야 하는 경우가 많으므로 최적화가 매우 중요합니다. 전력 변환의 경우 모든 애플리케이션이 "일률적"일 수는 없습니다. 예를 들어, 많은 실제 응용 프로그램에는 그림 1과 같은 얇은 구성 요소를 사용해야 합니다.
그림 1: 얇고 가벼운 컨버터를 설계하려면 얇은 인덕터를 사용해야 합니다.
컨버터의 대량 구매 시장이 성장하는 것 외에도 많은 회로 설계자는 이제 전원 공급업체에 의존하는 대신 자체 DC-DC 변환 회로를 설계하므로 더 많은 회로 설계자가 자신의 구성 요소를 선택할 수 있습니다. 기본 DC-DC 변환 회로는 매우 성숙한 기술이며 여전히 느리게 발전하고 있습니다. 따라서 전문 작가는 실용적인 보조 설계 자료를 작성할 수 있으며 장비 설계자는 이러한 자료를 사용하여 자신의 변환기를 설계할 수 있습니다. 쉽게 사용할 수 있는 일부 소프트웨어는 이러한 설계 프로세스를 단순화할 수도 있습니다1.
회로 토폴로지를 결정한 후 주요 설계 작업 중 하나는 구성 요소를 선택하는 것입니다. 많은 회로 설계 프로그램에서 필요한 구성 요소 매개변수 값을 나열할 수 있습니다. 이때 설계자는 필요한 인덕턴스 값을 결정하는 것부터 시작하여 최종적으로 가용 범위에서 부품을 선택하여 작업을 수행해야 한다. DC-DC 컨버터에 사용되는 인덕터는 다양한 모양과 크기로 제공됩니다. 그림 2와 3은 그 중 두 가지를 보여줍니다. 다양한 유형을 비교하고 특정 애플리케이션에 적합한 구성 요소를 선택하려면 설계자가 이러한 인덕터에 대해 게시된 사양을 올바르게 이해해야 합니다.
그림 2: 플랫 와이어로 감긴 E형 철심 인덕터
그림 3: 고밀도 회로를 위한 견고한 구조의 자기 차폐 성형 인덕터
DC-DC 컨버터 요구 사항
간단히 말해서 DC-DC 컨버터의 기능은 주어진 입력 전압에서 안정적인 DC 출력 전압을 제공하는 것입니다. 주어진 부하 전류 범위 및/또는 입력 전압 범위를 초과하지 않고 DC 출력 전압을 조정하려면 일반적으로 변환기가 필요합니다. 이상적으로 DC 출력은 "순수"입니다. 즉, 리플 전류 또는 리플 전압이 지정된 수준 내에서 제어됩니다. 또한 전원에서 부하로 전력을 전달하는 프로세스도 지정된 수준의 효율성을 달성해야 합니다. 이러한 목표를 달성하려면 파워 인덕터를 선택하는 것이 중요한 단계입니다.
전력 인덕터 매개변수
인덕턴스 성능은 여러 숫자로 설명할 수 있습니다. 표 1은 일반적인 인덕턴스 데이터 시트입니다. 이 데이터는 DC-DC 컨버터에 사용되는 표면 실장 전력 인덕터를 설명합니다.
표 1: 일반적인 인덕터 카탈로그에서 발췌 2 
NS. 인덕턴스 값은 1MHz 및 0.1Vrms에서 측정됩니다.
NS. Isat는 인덕턴스 값이 30% 떨어질 때의 일반적인 값입니다.
씨. Irms는 40℃의 온도 상승을 일으킬 때의 대표적인 값입니다.
NS. 모든 매개변수는 25℃에서 측정됩니다
정의
L―인덕턴스 값: 컨버터 설계 공식에 의해 계산된 인덕터의 주요 기능 매개변수는 출력 전력을 처리하고 리플 전류를 제어하는 인덕터의 능력을 결정하는 데 사용됩니다.
DCR-DC 저항: 부품의 저항은 사용된 권선 구리선의 길이와 직경에 따라 다릅니다.
SRF 자체 공진 주파수: 인덕터 코일의 인덕턴스 값이 분산 커패시턴스와 공진하는 주파수 지점.
Isat―포화 전류: 인덕터를 통과할 때 철심이 포화되어 인덕턴스 값이 떨어지는 전류.
Irms-Root Mean Square Current: 연속적으로 인덕터를 통과하여 최대 허용 온도 상승을 일으키는 전류입니다.
등급을 올바르게 사용하려면 등급이 어떻게 파생되는지 이해해야 합니다. 데이터 시트는 모든 작업 조건에서 성능을 보여줄 수 없기 때문에 다양한 작업 조건에서 등급이 어떻게 변하는지 이해해야 합니다.
인덕턴스 값(L)
인덕턴스 값은 필요한 회로 기능을 구현하기 위한 주요 매개변수이며 대부분의 설계 프로세스에서 가장 먼저 계산되는 매개변수이기도 합니다. 이 값은 특정 최소 에너지 저장 용량(또는 볼트-마이크로초 용량)을 제공하고 출력 전류 리플을 줄이는 기준에 따라 계산됩니다. 사용된 인덕턴스 값이 계산된 결과보다 작으면 DC 출력의 AC 리플이 증가합니다. 너무 크거나 작은 인덕턴스 값을 사용하면 컨버터가 연속 작동 모드와 불연속 작동 모드 간에 강제로 변경될 수 있습니다.
공차
DC-DC 컨버터의 대부분의 애플리케이션에는 인덕턴스 허용 오차에 대한 특별히 엄격한 요구 사항이 없습니다. 대부분의 구성 요소에 대해 표준 허용 오차 제품을 선택하는 것이 비용 효율적이며 대부분의 변환기 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 표 1의 인덕턴스 허용 오차는 ±20%로 대부분의 컨버터에 적합합니다.
시험 조건
■ 전압. 정격 인덕턴스 값은 사용된 주파수와 테스트 전압을 나타내야 합니다. 대부분의 카탈로그 정격 인덕턴스 값은 "작은" 사인파 전압을 기반으로 합니다. 인덕터 공급업체의 경우 이는 구현이 가장 쉽고 반복되는 애플리케이션에 가장 편리한 방법이며 대부분의 애플리케이션에 대한 인덕턴스 값을 유도하는 데 적합합니다.
■ 파형. 사인파 전압은 표준 기기 테스트 조건이며 일반적으로 얻은 인덕턴스 값이 설계 공식에 의해 계산된 인덕턴스 값과 일치하는지 확인할 수 있습니다.
■ 테스트 빈도. 대부분의 파워 인덕터는 20kHz ~ 500kHz 범위 내에서 크게 변하지 않으므로 일반적으로 사용되는 보다 적절한 접근 방식은 100kHz를 기준으로 한 정격을 사용하는 것입니다. 주파수가 증가함에 따라 인덕턴스 값은 결국 감소한다는 것을 기억해야 합니다. 이러한 현상의 원인은 사용하는 철심재의 주파수 롤오프 특성이나 코일 인덕턴스의 공진과 그 분포 커패시턴스 때문일 수 있습니다. 대부분의 변환기는 50kHz ~ 500kHz 범위에서 작동하므로 100kHz가 적합한 표준 테스트 주파수입니다. 스위칭 주파수가 500kHz, 1MHz 이상으로 증가할 경우 실제 적용 주파수를 기준으로 정격값 사용을 고려하는 것이 더욱 중요하다.
저항
DC 저항(DCR)
DCR은 인덕터에 사용된 구리 와이어의 측정값일 뿐이며 엄격하게 구리 와이어의 직경과 길이를 기준으로 합니다. 카탈로그에 명시된 값은 일반적으로 "최대 값"이지만 허용 오차가 있는 호칭 값을 지정할 수도 있습니다. 두 번째 방법은 공칭 값이나 예상 저항을 제공하여 더 유익할 수 있지만 동시에 제품의 저항이 너무 작고 해가 없기 때문에 불필요하게 사양을 조일 수 있습니다.
일반적으로 구리인 코일 재료의 저항과 마찬가지로 DCR도 온도에 따라 변합니다. DCR 등급은 매우 중요한 환경 테스트 온도를 고려해야 합니다. 구리의 저항 온도 계수는 섭씨 0.4도당 약 +3%입니다0.009. 따라서 0.011옴의 최대 정격으로 표시된 제품은 85°C에서 2옴의 해당 최대 정격을 가지며 이는 불과 25밀리옴 떨어져 있지만 총 변화는 4%입니다. 예상 DCR과 온도 사이의 관계는 그림 XNUMX에 나와 있습니다.
그림 4: 0.009°C에서 최대 25Ω의 예상 DC 저항 기준
교류 저항
이 매개변수는 일반적으로 인덕턴스 데이터 시트에 표시되지 않으며 작동 주파수 또는 전류의 AC 구성요소가 DC 구성요소보다 크지 않는 한 일반적으로 고려되는 문제가 아닙니다.
표피 효과로 인해 대부분의 인덕턴스 코일의 저항은 작동 주파수가 증가함에 따라 증가합니다. AC 또는 리플 전류가 평균 또는 DC 전류에 비해 작은 경우 DCR은 저항 손실의 좋은 척도입니다. 표피 효과는 구리선 직경과 주파수에 따라 다릅니다3. 따라서 이 데이터를 포함하려면 카탈로그에 나열된 각 인덕터의 전체 주파수 곡선이 제공되어야 합니다.
그림 5: 미국 와이어 게이지 22 원형 구리 와이어의 AC 저항/DC 저항
이것은 500kHz 미만의 대부분의 애플리케이션에 필요하지 않습니다. 그림 5에서 알 수 있듯이 약 200kHz 미만의 주파수에서는 AC 저항을 DC 저항과 비교할 수 없습니다. 이 주파수보다 높더라도 AC 전류가 DC 성분보다 크지 않다면 AC 저항은 문제가 되지 않습니다. 그러나 주파수가 200-300kHz보다 높으면 게시된 정보에 대한 추가 정보로 손실과 주파수 간의 관계에 대한 정보를 공급업체에 요청하는 것이 좋습니다.
부품의 크기를 최소화하려면 설계자는 가능한 한 저항이 큰 부품을 선택해야 합니다. 정상적인 상황에서 DCR을 줄이면 더 두꺼운 구리선을 사용해야 하며 전체 크기가 더 커질 수 있습니다. 따라서 DCR 선택을 최적화하는 것은 전력 효율, 부품 허용 전압 강하 및 부품 크기 사이의 절충안입니다.