"เพื่อเลือกสิ่งที่ใช่ Inductorจำเป็นต้องเข้าใจประสิทธิภาพของตัวเหนี่ยวนำและตัวเหนี่ยวนำภายในที่ต้องการอย่างเต็มที่ วงจรไฟฟ้า ประสิทธิภาพเกี่ยวข้องกับข้อมูลในเอกสารข้อมูลของซัพพลายเออร์ บทความนี้จะอธิบายเกี่ยวกับแค็ตตาล็อกตัวเหนี่ยวนำและข้อกำหนดที่สำคัญของตัวเหนี่ยวนำสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านการแปลงพลังงานที่มีประสบการณ์และผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ
"
ในการเลือกตัวเหนี่ยวนำที่เหมาะสม จำเป็นต้องเข้าใจถึงประสิทธิภาพของตัวเหนี่ยวนำและประสิทธิภาพของวงจรภายในที่ต้องการนั้นสัมพันธ์กับข้อมูลในเอกสารข้อมูลของซัพพลายเออร์อย่างไร บทความนี้จะอธิบายเกี่ยวกับแค็ตตาล็อกตัวเหนี่ยวนำและข้อกำหนดที่สำคัญของตัวเหนี่ยวนำสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านการแปลงพลังงานที่มีประสบการณ์และผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ
แนะนำ
การใช้ตัวแปลง DC-DC กำลังเป็นที่แพร่หลายมากขึ้น เนื่องจากระบบอิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กลง เคลื่อนที่ได้มากขึ้น ซับซ้อนขึ้น และเป็นที่นิยมมากขึ้น ความต้องการพลังงานจึงมีความหลากหลาย แบตเตอรี่ที่มีอยู่ แรงดันไฟฟ้าความต้องการด้านแรงดันไฟในการทำงาน ขนาด และรูปร่างเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ซึ่งทำให้นักออกแบบอุปกรณ์จำเป็นต้องค้นหาวิธีการใหม่ๆ ในการแก้ปัญหาการแปลงกำลังไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง มักจะต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ด้วยการปรับปรุงประสิทธิภาพและการลดขนาด ดังนั้นการเพิ่มประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญมาก สำหรับการแปลงกำลัง แอพพลิเคชั่นบางตัวไม่สามารถ "มีขนาดเดียวพอดี" ได้ ตัวอย่างเช่น การใช้งานจริงจำนวนมากต้องการการใช้ส่วนประกอบที่บาง เช่น รูปที่ 1
รูปที่ 1: การออกแบบที่บางและเบา Converter ต้องใช้ตัวเหนี่ยวนำแบบบาง
นอกเหนือจากตลาดที่กำลังเติบโตสำหรับการซื้อคอนเวอร์เตอร์จำนวนมากแล้ว ปัจจุบันผู้ออกแบบวงจรจำนวนมากยังออกแบบวงจรแปลง DC-DC ของตนเอง แทนที่จะพึ่งพาบริษัทจ่ายไฟ ดังนั้น ผู้ออกแบบวงจรจำนวนมากขึ้นจึงสามารถเลือกส่วนประกอบของตนเองได้ วงจรแปลง DC-DC พื้นฐานมีความเป็นผู้ใหญ่มาก เทคโนโลยี และยังคงพัฒนาอย่างช้าๆ ดังนั้นผู้เขียนมืออาชีพสามารถเขียนวัสดุการออกแบบเสริมที่ใช้งานได้จริง และผู้ออกแบบอุปกรณ์สามารถใช้วัสดุเหล่านี้เพื่อออกแบบตัวแปลงของตนเอง ซอฟต์แวร์บางตัวที่หาได้ง่ายยังช่วยลดความซับซ้อนของกระบวนการออกแบบเหล่านี้1
หลังจากกำหนดโครงสร้างวงจรแล้ว งานออกแบบที่สำคัญอย่างหนึ่งคือการเลือกส่วนประกอบ โปรแกรมออกแบบวงจรจำนวนมากสามารถแสดงรายการค่าพารามิเตอร์ส่วนประกอบที่ต้องการได้ ในขณะนี้ ผู้ออกแบบควรเริ่มต้นด้วยการกำหนดค่าตัวเหนี่ยวนำที่ต้องการ และสุดท้ายเลือกส่วนประกอบจากช่วงที่มีอยู่เพื่อทำงาน ตัวเหนี่ยวนำที่ใช้ในตัวแปลง DC-DC มาในรูปทรงและขนาดต่างๆ รูปที่ 2 และ 3 แสดงสองรูป เพื่อเปรียบเทียบประเภทต่างๆ และเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ นักออกแบบต้องเข้าใจข้อกำหนดที่เผยแพร่สำหรับตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้อย่างถูกต้อง
รูปที่ 2: ตัวเหนี่ยวนำแกนเหล็กรูปตัว E พันด้วยลวดแบน
รูปที่ 3: ตัวเหนี่ยวนำที่หุ้มด้วยแม่เหล็กที่มีโครงสร้างที่ทนทานสำหรับวงจรความหนาแน่นสูง
ข้อกำหนดตัวแปลง DC-DC
กล่าวโดยย่อ หน้าที่ของตัวแปลง DC-DC คือการให้แรงดันไฟขาออก DC ที่เสถียรภายใต้แรงดันไฟขาเข้าที่กำหนด ในการปรับแรงดันไฟขาออก DC โดยไม่เกินช่วงกระแสโหลดที่กำหนดและ/หรือช่วงแรงดันไฟขาเข้า โดยปกติจำเป็นต้องใช้ตัวแปลง ตามหลักการแล้ว เอาต์พุต DC นั้น "บริสุทธิ์" กล่าวคือ กระแสไฟกระเพื่อมหรือแรงดันระลอกคลื่นจะถูกควบคุมภายในระดับที่กำหนด นอกจากนี้ กระบวนการถ่ายโอนพลังงานจากแหล่งพลังงานไปยังโหลดต้องบรรลุระดับประสิทธิภาพที่กำหนดด้วย เพื่อให้บรรลุเป้าหมายเหล่านี้ การเลือกตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้าจึงเป็นขั้นตอนที่สำคัญ
พารามิเตอร์ตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้า
ประสิทธิภาพการเหนี่ยวนำสามารถอธิบายได้ด้วยตัวเลขหลายตัว ตารางที่ 1 เป็นแผ่นข้อมูลการเหนี่ยวนำทั่วไป ข้อมูลเหล่านี้อธิบายตัวเหนี่ยวนำกำลังยึดพื้นผิวที่ใช้ในตัวแปลง DC-DC
ตารางที่ 1: ข้อความที่ตัดตอนมาจากแคตตาล็อกของตัวเหนี่ยวนำทั่วไป2 
NS. ค่าตัวเหนี่ยวนำวัดที่ 1MHz และ 0.1Vrms
NS. Isat เป็นค่าทั่วไปเมื่อค่าการเหนี่ยวนำลดลง 30%
ค. Irms เป็นค่าทั่วไปเมื่อทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 40 ℃
NS. พารามิเตอร์ทั้งหมดถูกวัดที่ 25 ℃
คำนิยาม
L – ค่าตัวเหนี่ยวนำ: พารามิเตอร์การทำงานหลักของตัวเหนี่ยวนำซึ่งคำนวณโดยสูตรการออกแบบตัวแปลง ใช้เพื่อกำหนดความสามารถของตัวเหนี่ยวนำในการจัดการกำลังขับและควบคุมกระแสกระเพื่อม
ความต้านทาน DCR-DC: ความต้านทานของส่วนประกอบขึ้นอยู่กับความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางของลวดทองแดงที่คดเคี้ยว
ความถี่เรโซแนนซ์ตัวเอง SRF: จุดความถี่ที่ค่าตัวเหนี่ยวนำของขดลวดเหนี่ยวนำสะท้อนกับความจุแบบกระจาย
Isat—กระแสความอิ่มตัว: กระแสที่ทำให้แกนเหล็กอิ่มตัวเมื่อผ่านตัวเหนี่ยวนำ ทำให้ค่าความเหนี่ยวนำลดลง
Irms-Root Mean Square Current: กระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำอย่างต่อเนื่องและทำให้อุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตเพิ่มขึ้น
หากต้องการใช้การให้คะแนนอย่างถูกต้อง คุณต้องเข้าใจว่าได้รับมาอย่างไร เนื่องจากแผ่นข้อมูลไม่สามารถแสดงประสิทธิภาพได้ภายใต้สภาวะการทำงานทั้งหมด จึงจำเป็นต้องเข้าใจว่าการให้คะแนนเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรภายใต้สภาพการทำงานที่แตกต่างกัน
ค่าตัวเหนี่ยวนำ (L)
ค่าความเหนี่ยวนำเป็นพารามิเตอร์หลักในการรับรู้ฟังก์ชันวงจรที่ต้องการ และยังเป็นพารามิเตอร์แรกที่จะคำนวณในกระบวนการออกแบบส่วนใหญ่ ค่านี้คำนวณตามมาตรฐานของการจัดหาความจุพลังงานขั้นต่ำที่แน่นอน (หรือความจุของโวลต์-ไมโครวินาที) และลดการกระเพื่อมของกระแสไฟขาออก หากค่าความเหนี่ยวนำที่ใช้น้อยกว่าผลลัพธ์ที่คำนวณได้ คลื่นไฟฟ้ากระแสสลับของเอาต์พุต DC จะเพิ่มขึ้น การใช้ค่าตัวเหนี่ยวนำที่มากเกินไปหรือน้อยเกินไปอาจทำให้ตัวแปลงต้องเปลี่ยนระหว่างโหมดการทำงานต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่อง
ความอดทน
การใช้งานส่วนใหญ่ของตัวแปลง DC-DC ไม่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดเป็นพิเศษสำหรับความคลาดเคลื่อนของตัวเหนี่ยวนำ สำหรับส่วนประกอบส่วนใหญ่ การเลือกผลิตภัณฑ์ที่ยอมรับได้มาตรฐานจะคุ้มค่าและสามารถตอบสนองความต้องการของคอนเวอร์เตอร์ส่วนใหญ่ได้ ค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ของตารางที่ 1 คือ ±20% ซึ่งเหมาะสำหรับตัวแปลงส่วนใหญ่
เงื่อนไขการทดสอบ
■ แรงดันไฟฟ้า ค่าความเหนี่ยวนำที่กำหนดควรระบุความถี่และแรงดันทดสอบที่ใช้ ค่าความเหนี่ยวนำของแคตตาล็อกส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าไซน์ "เล็ก" สำหรับซัพพลายเออร์ตัวเหนี่ยวนำ นี่เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการนำไปใช้และเป็นวิธีที่สะดวกที่สุดสำหรับการใช้งานซ้ำ และเหมาะสำหรับการรับค่าตัวเหนี่ยวนำสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่
■ รูปคลื่น แรงดันไฟแบบไซนูซอยด์เป็นเงื่อนไขการทดสอบเครื่องมือมาตรฐาน โดยปกติสามารถมั่นใจได้ว่าค่าความเหนี่ยวนำที่ได้รับนั้นตรงกับค่าความเหนี่ยวนำที่คำนวณโดยสูตรการออกแบบ
■ ความถี่ในการทดสอบ ตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้าส่วนใหญ่ไม่เปลี่ยนแปลงมากนักในช่วง 20kHz ถึง 500kHz ดังนั้นแนวทางที่ใช้กันทั่วไปและเหมาะสมกว่าคือการใช้อัตราที่อิงตาม 100kHz ต้องจำไว้ว่าเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ค่าความเหนี่ยวนำจะลดลงในที่สุด สาเหตุของปรากฏการณ์นี้อาจมาจากลักษณะการม้วนออกของความถี่ของวัสดุแกนเหล็กที่ใช้ หรืออาจมาจากการสั่นพ้องของการเหนี่ยวนำของขดลวดและความจุแบบกระจาย เนื่องจากตัวแปลงส่วนใหญ่ทำงานในช่วง 50kHz ถึง 500kHz ดังนั้น 100kHz จึงเป็นความถี่ทดสอบมาตรฐานที่เหมาะสม เมื่อความถี่สวิตชิ่งเพิ่มขึ้นเป็น 500kHz, 1MHz ขึ้นไป การพิจารณาการใช้ค่าที่กำหนดตามความถี่ของแอปพลิเคชันจริงนั้นมีความสำคัญมากกว่า
ความต้านทาน
ความต้านทานกระแสตรง (DCR)
DCR เป็นเพียงการวัดของลวดทองแดงที่ใช้ในตัวเหนี่ยวนำ โดยยึดตามเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของลวดทองแดงอย่างเคร่งครัด ค่าที่ระบุในแค็ตตาล็อกมักจะเป็น "ค่าสูงสุด" แต่สามารถระบุค่าที่ระบุพร้อมค่าความคลาดเคลื่อนได้ วิธีที่สองอาจให้คำแนะนำมากขึ้นโดยให้ค่าเล็กน้อยหรือค่าความต้านทานที่คาดหวัง แต่ในขณะเดียวกันก็อาจทำให้ข้อกำหนดทางเทคนิคแน่นขึ้นโดยไม่จำเป็น เนื่องจากความต้านทานของผลิตภัณฑ์มีขนาดเล็กเกินไปและไม่มีอันตรายเสมอไป
เช่นเดียวกับความต้านทานของวัสดุขดลวดที่มักจะเป็นทองแดง DCR ก็เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิเช่นกัน พิกัด DCR ควรพิจารณาอุณหภูมิการทดสอบสิ่งแวดล้อม ซึ่งสำคัญมาก ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานทองแดงอยู่ที่ประมาณ +0.4% ต่อองศาเซลเซียส3 ดังนั้น ผลิตภัณฑ์ที่แสดงด้วยพิกัดสูงสุด 0.009 โอห์มจึงมีพิกัดสูงสุด 0.011 โอห์มที่ 85 องศาเซลเซียส ซึ่งอยู่ห่างออกไปเพียง 2 มิลลิโอห์ม แต่การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดคือ 25% ความสัมพันธ์ระหว่าง DCR ที่คาดหวังกับอุณหภูมิแสดงไว้ในรูปที่ 4
รูปที่ 4: อิงตามค่าความต้านทาน DC ที่คาดไว้ที่ 0.009Ω สูงสุดที่ 25°C
ความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับ
พารามิเตอร์นี้โดยทั่วไปไม่ได้ระบุไว้ในเอกสารข้อมูลตัวเหนี่ยวนำ และมักจะไม่มีปัญหาที่จะต้องพิจารณา เว้นแต่ส่วนประกอบ AC ของความถี่ในการทำงานหรือกระแสไฟจะมากกว่าส่วนประกอบ DC
เนื่องจากผลกระทบของผิวหนัง ความต้านทานของขดลวดเหนี่ยวนำส่วนใหญ่จึงเพิ่มขึ้นตามความถี่ในการทำงานที่เพิ่มขึ้น หากกระแสไฟ AC หรือกระแสไฟกระเพื่อมมีค่าน้อยเมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยหรือกระแสตรง DCR จะเป็นตัววัดการสูญเสียความต้านทานที่ดี ผลกระทบของผิวหนังจะแตกต่างกันไปตามเส้นผ่านศูนย์กลางและความถี่ของลวดทองแดง3 ดังนั้น ในการรวมข้อมูลนี้ จะต้องระบุกราฟความถี่ที่สมบูรณ์ของตัวเหนี่ยวนำแต่ละตัวที่แสดงในแค็ตตาล็อก
รูปที่ 5: ความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับ/ความต้านทานกระแสตรงของเส้นลวดอเมริกัน 22 เส้นรอบทองแดง
สิ่งนี้ไม่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันส่วนใหญ่ที่ต่ำกว่า 500kHz จากรูปที่ 5 จะเห็นได้ว่าที่ความถี่ต่ำกว่า 200kHz ความต้านทาน AC ไม่สามารถเปรียบเทียบกับความต้านทาน DC ได้ แม้จะสูงกว่าความถี่นี้ หากกระแสไฟ AC ไม่มากกว่าส่วนประกอบ DC ความต้านทาน AC ก็ไม่มีปัญหา อย่างไรก็ตาม หากความถี่สูงกว่า 200-300kHz แนวทางที่แนะนำคือขอให้ซัพพลายเออร์ทราบข้อมูลเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างการสูญเสียและความถี่เป็นส่วนเสริมของข้อมูลที่เผยแพร่
หากคุณต้องการลดขนาดส่วนประกอบ นักออกแบบควรเลือกส่วนประกอบที่มีความต้านทานสูงที่สุด ภายใต้สถานการณ์ปกติ การลด DCR หมายความว่าต้องใช้สายทองแดงที่หนาขึ้น และขนาดโดยรวมอาจใหญ่ขึ้น ดังนั้น การเพิ่มประสิทธิภาพการเลือก DCR จึงเป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างประสิทธิภาพพลังงาน แรงดันไฟฟ้าตกของส่วนประกอบ และขนาดส่วนประกอบ
ในการเลือกตัวเหนี่ยวนำที่เหมาะสม จำเป็นต้องเข้าใจถึงประสิทธิภาพของตัวเหนี่ยวนำและประสิทธิภาพของวงจรภายในที่ต้องการนั้นสัมพันธ์กับข้อมูลในเอกสารข้อมูลของซัพพลายเออร์อย่างไร บทความนี้จะอธิบายเกี่ยวกับแค็ตตาล็อกตัวเหนี่ยวนำและข้อกำหนดที่สำคัญของตัวเหนี่ยวนำสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านการแปลงพลังงานที่มีประสบการณ์และผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ
แนะนำ
การใช้ตัวแปลง DC-DC กำลังเป็นที่แพร่หลายมากขึ้น เนื่องจากระบบอิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กลง เคลื่อนที่ได้มากขึ้น ซับซ้อนขึ้น และเป็นที่นิยมมากขึ้น ความต้องการพลังงานจึงมีความหลากหลาย แรงดันไฟแบตเตอรี่ที่ใช้ได้ แรงดันไฟในการทำงานที่ต้องการ ขนาดและรูปร่างจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ซึ่งทำให้นักออกแบบอุปกรณ์จำเป็นต้องค้นหาวิธีการใหม่ๆ ในการแก้ปัญหาการแปลงกำลังไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง มักจะต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ด้วยการปรับปรุงประสิทธิภาพและการลดขนาด ดังนั้นการเพิ่มประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญมาก สำหรับการแปลงกำลัง แอพพลิเคชั่นบางตัวไม่สามารถ "มีขนาดเดียวพอดี" ได้ ตัวอย่างเช่น การใช้งานจริงจำนวนมากต้องการการใช้ส่วนประกอบที่บาง เช่น รูปที่ 1
รูปที่ 1: การออกแบบคอนเวอร์เตอร์แบบบางและเบาต้องใช้ตัวเหนี่ยวนำแบบบาง
นอกเหนือจากตลาดที่กำลังเติบโตสำหรับการซื้อคอนเวอร์เตอร์จำนวนมาก ตอนนี้ผู้ออกแบบวงจรหลายคนยังออกแบบวงจรคอนเวอร์เตอร์ DC-DC ของตนเองแทนที่จะพึ่งพาบริษัทจ่ายไฟ ดังนั้นผู้ออกแบบวงจรจำนวนมากขึ้นสามารถเลือกส่วนประกอบของตนเองได้ วงจรแปลง DC-DC พื้นฐานเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาเต็มที่และยังคงพัฒนาอย่างช้าๆ ดังนั้น ผู้เขียนมืออาชีพจึงสามารถเขียนสื่อการออกแบบเสริมที่ใช้งานได้จริง และนักออกแบบอุปกรณ์สามารถใช้วัสดุเหล่านี้เพื่อออกแบบตัวแปลงของตนเองได้ ซอฟต์แวร์ที่หาได้ง่ายบางตัวยังช่วยลดความซับซ้อนของกระบวนการของการออกแบบเหล่านี้1
หลังจากกำหนดโครงสร้างวงจรแล้ว งานออกแบบที่สำคัญอย่างหนึ่งคือการเลือกส่วนประกอบ โปรแกรมออกแบบวงจรจำนวนมากสามารถแสดงรายการค่าพารามิเตอร์ส่วนประกอบที่ต้องการได้ ในขณะนี้ ผู้ออกแบบควรเริ่มต้นด้วยการกำหนดค่าตัวเหนี่ยวนำที่ต้องการ และสุดท้ายเลือกส่วนประกอบจากช่วงที่มีอยู่เพื่อทำงาน ตัวเหนี่ยวนำที่ใช้ในตัวแปลง DC-DC มาในรูปทรงและขนาดต่างๆ รูปที่ 2 และ 3 แสดงสองรูป เพื่อเปรียบเทียบประเภทต่างๆ และเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ นักออกแบบต้องเข้าใจข้อกำหนดที่เผยแพร่สำหรับตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้อย่างถูกต้อง
รูปที่ 2: ตัวเหนี่ยวนำแกนเหล็กรูปตัว E พันด้วยลวดแบน
รูปที่ 3: ตัวเหนี่ยวนำที่หุ้มด้วยแม่เหล็กที่มีโครงสร้างที่ทนทานสำหรับวงจรความหนาแน่นสูง
ข้อกำหนดตัวแปลง DC-DC
กล่าวโดยย่อ หน้าที่ของตัวแปลง DC-DC คือการให้แรงดันไฟขาออก DC ที่เสถียรภายใต้แรงดันไฟขาเข้าที่กำหนด ในการปรับแรงดันไฟขาออก DC โดยไม่เกินช่วงกระแสโหลดที่กำหนดและ/หรือช่วงแรงดันไฟขาเข้า โดยปกติจำเป็นต้องใช้ตัวแปลง ตามหลักการแล้ว เอาต์พุต DC นั้น "บริสุทธิ์" กล่าวคือ กระแสไฟกระเพื่อมหรือแรงดันระลอกคลื่นจะถูกควบคุมภายในระดับที่กำหนด นอกจากนี้ กระบวนการถ่ายโอนพลังงานจากแหล่งพลังงานไปยังโหลดต้องบรรลุประสิทธิภาพในระดับที่กำหนดด้วย เพื่อให้บรรลุเป้าหมายเหล่านี้ การเลือกตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้าจึงเป็นขั้นตอนสำคัญ
พารามิเตอร์ตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้า
ประสิทธิภาพการเหนี่ยวนำสามารถอธิบายได้ด้วยตัวเลขหลายตัว ตารางที่ 1 เป็นแผ่นข้อมูลการเหนี่ยวนำทั่วไป ข้อมูลเหล่านี้อธิบายตัวเหนี่ยวนำกำลังยึดพื้นผิวที่ใช้ในตัวแปลง DC-DC
ตารางที่ 1: ข้อความที่ตัดตอนมาจากแคตตาล็อกของตัวเหนี่ยวนำทั่วไป2 
NS. ค่าตัวเหนี่ยวนำวัดที่ 1MHz และ 0.1Vrms
NS. Isat เป็นค่าทั่วไปเมื่อค่าการเหนี่ยวนำลดลง 30%
ค. Irms เป็นค่าทั่วไปเมื่อทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 40 ℃
NS. พารามิเตอร์ทั้งหมดถูกวัดที่ 25 ℃
คำนิยาม
L – ค่าตัวเหนี่ยวนำ: พารามิเตอร์การทำงานหลักของตัวเหนี่ยวนำซึ่งคำนวณโดยสูตรการออกแบบตัวแปลง ใช้เพื่อกำหนดความสามารถของตัวเหนี่ยวนำในการจัดการกำลังขับและควบคุมกระแสกระเพื่อม
ความต้านทาน DCR-DC: ความต้านทานของส่วนประกอบขึ้นอยู่กับความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางของลวดทองแดงที่คดเคี้ยว
ความถี่เรโซแนนซ์ตัวเอง SRF: จุดความถี่ที่ค่าตัวเหนี่ยวนำของขดลวดเหนี่ยวนำสะท้อนกับความจุแบบกระจาย
Isat—กระแสความอิ่มตัว: กระแสที่ทำให้แกนเหล็กอิ่มตัวเมื่อผ่านตัวเหนี่ยวนำ ทำให้ค่าความเหนี่ยวนำลดลง
Irms-Root Mean Square Current: กระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำอย่างต่อเนื่องและทำให้อุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตเพิ่มขึ้น
หากต้องการใช้การให้คะแนนอย่างถูกต้อง คุณต้องเข้าใจว่าได้รับมาอย่างไร เนื่องจากแผ่นข้อมูลไม่สามารถแสดงประสิทธิภาพได้ภายใต้สภาวะการทำงานทั้งหมด จึงจำเป็นต้องเข้าใจว่าการให้คะแนนเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรภายใต้สภาพการทำงานที่แตกต่างกัน
ค่าตัวเหนี่ยวนำ (L)
ค่าความเหนี่ยวนำเป็นพารามิเตอร์หลักในการรับรู้ฟังก์ชันวงจรที่ต้องการ และยังเป็นพารามิเตอร์แรกที่จะคำนวณในกระบวนการออกแบบส่วนใหญ่ ค่านี้คำนวณตามมาตรฐานของการจัดหาความจุพลังงานขั้นต่ำที่แน่นอน (หรือความจุของโวลต์-ไมโครวินาที) และลดการกระเพื่อมของกระแสไฟขาออก หากค่าความเหนี่ยวนำที่ใช้น้อยกว่าผลลัพธ์ที่คำนวณได้ คลื่นไฟฟ้ากระแสสลับของเอาต์พุต DC จะเพิ่มขึ้น การใช้ค่าความเหนี่ยวนำมากเกินไปหรือน้อยเกินไปอาจทำให้ตัวแปลงต้องเปลี่ยนระหว่างโหมดการทำงานต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่อง
ความอดทน
การใช้งานส่วนใหญ่ของตัวแปลง DC-DC ไม่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดเป็นพิเศษสำหรับความคลาดเคลื่อนของตัวเหนี่ยวนำ สำหรับส่วนประกอบส่วนใหญ่ การเลือกผลิตภัณฑ์ที่ยอมรับได้มาตรฐานจะคุ้มค่าและสามารถตอบสนองความต้องการของคอนเวอร์เตอร์ส่วนใหญ่ได้ ค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ของตารางที่ 1 คือ ±20% ซึ่งเหมาะสำหรับตัวแปลงส่วนใหญ่
เงื่อนไขการทดสอบ
■ แรงดันไฟฟ้า ค่าความเหนี่ยวนำที่กำหนดควรระบุความถี่และแรงดันทดสอบที่ใช้ ค่าความเหนี่ยวนำของแคตตาล็อกส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าไซน์ "เล็ก" สำหรับซัพพลายเออร์ตัวเหนี่ยวนำ นี่เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการนำไปใช้และเป็นวิธีที่สะดวกที่สุดสำหรับการใช้งานซ้ำ และเหมาะสำหรับการรับค่าตัวเหนี่ยวนำสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่
■ รูปคลื่น แรงดันไฟแบบไซนูซอยด์เป็นเงื่อนไขการทดสอบเครื่องมือมาตรฐาน โดยปกติสามารถมั่นใจได้ว่าค่าความเหนี่ยวนำที่ได้รับนั้นตรงกับค่าความเหนี่ยวนำที่คำนวณโดยสูตรการออกแบบ
■ ความถี่ในการทดสอบ ตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้าส่วนใหญ่ไม่เปลี่ยนแปลงมากนักในช่วง 20kHz ถึง 500kHz ดังนั้นแนวทางที่ใช้กันทั่วไปและเหมาะสมกว่าคือการใช้อัตราที่อิงตาม 100kHz ต้องจำไว้ว่าเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ค่าความเหนี่ยวนำจะลดลงในที่สุด สาเหตุของปรากฏการณ์นี้อาจมาจากลักษณะการม้วนออกของความถี่ของวัสดุแกนเหล็กที่ใช้ หรืออาจมาจากการสั่นพ้องของการเหนี่ยวนำของขดลวดและความจุแบบกระจาย เนื่องจากตัวแปลงส่วนใหญ่ทำงานในช่วง 50kHz ถึง 500kHz ดังนั้น 100kHz จึงเป็นความถี่ทดสอบมาตรฐานที่เหมาะสม เมื่อความถี่สวิตชิ่งเพิ่มขึ้นเป็น 500kHz, 1MHz ขึ้นไป การพิจารณาการใช้ค่าที่กำหนดตามความถี่ของแอปพลิเคชันจริงนั้นมีความสำคัญมากกว่า
ความต้านทาน
ความต้านทานกระแสตรง (DCR)
DCR เป็นเพียงการวัดของลวดทองแดงที่ใช้ในตัวเหนี่ยวนำ โดยยึดตามเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของลวดทองแดงอย่างเคร่งครัด ค่าที่ระบุในแค็ตตาล็อกมักจะเป็น "ค่าสูงสุด" แต่สามารถระบุค่าที่ระบุพร้อมค่าความคลาดเคลื่อนได้ วิธีที่สองอาจเป็นคำแนะนำเพิ่มเติมโดยให้ค่าเล็กน้อยหรือค่าความต้านทานที่คาดหวัง แต่ในขณะเดียวกันก็อาจทำให้ข้อกำหนดทางเทคนิคแน่นขึ้นโดยไม่จำเป็น เนื่องจากความต้านทานของผลิตภัณฑ์มีขนาดเล็กเกินไปและไม่มีอันตราย
เช่นเดียวกับความต้านทานของวัสดุขดลวดที่มักจะเป็นทองแดง DCR ก็เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิเช่นกัน พิกัด DCR ควรพิจารณาอุณหภูมิการทดสอบสิ่งแวดล้อม ซึ่งสำคัญมาก ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานทองแดงอยู่ที่ประมาณ +0.4% ต่อองศาเซลเซียส3 ดังนั้น ผลิตภัณฑ์ที่แสดงด้วยพิกัดสูงสุด 0.009 โอห์มจึงมีพิกัดสูงสุด 0.011 โอห์มที่ 85 องศาเซลเซียส ซึ่งอยู่ห่างออกไปเพียง 2 มิลลิโอห์ม แต่การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดคือ 25% ความสัมพันธ์ระหว่าง DCR ที่คาดหวังกับอุณหภูมิแสดงไว้ในรูปที่ 4
รูปที่ 4: อิงตามค่าความต้านทาน DC ที่คาดไว้ที่ 0.009Ω สูงสุดที่ 25°C
ความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับ
พารามิเตอร์นี้โดยทั่วไปไม่ได้ระบุไว้ในเอกสารข้อมูลตัวเหนี่ยวนำ และมักจะไม่มีปัญหาที่จะต้องพิจารณา เว้นแต่ส่วนประกอบ AC ของความถี่ในการทำงานหรือกระแสไฟจะมากกว่าส่วนประกอบ DC
เนื่องจากผลกระทบของผิวหนัง ความต้านทานของขดลวดเหนี่ยวนำส่วนใหญ่จึงเพิ่มขึ้นตามความถี่ในการทำงานที่เพิ่มขึ้น หากกระแสไฟ AC หรือกระแสไฟกระเพื่อมมีค่าน้อยเมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยหรือกระแสตรง DCR จะเป็นตัววัดการสูญเสียความต้านทานที่ดี ผลกระทบของผิวหนังจะแตกต่างกันไปตามเส้นผ่านศูนย์กลางและความถี่ของลวดทองแดง3 ดังนั้น ในการรวมข้อมูลนี้ จะต้องระบุกราฟความถี่ที่สมบูรณ์ของตัวเหนี่ยวนำแต่ละตัวที่แสดงในแค็ตตาล็อก
รูปที่ 5: ความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับ/ความต้านทานกระแสตรงของเส้นลวดอเมริกัน 22 เส้นรอบทองแดง
สิ่งนี้ไม่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันส่วนใหญ่ที่ต่ำกว่า 500kHz จากรูปที่ 5 จะเห็นได้ว่าที่ความถี่ต่ำกว่า 200kHz ความต้านทาน AC ไม่สามารถเปรียบเทียบกับความต้านทาน DC ได้ แม้จะสูงกว่าความถี่นี้ หากกระแสไฟ AC ไม่มากกว่าส่วนประกอบ DC ความต้านทาน AC ก็ไม่มีปัญหา อย่างไรก็ตาม หากความถี่สูงกว่า 200-300kHz แนวทางที่แนะนำคือขอให้ซัพพลายเออร์ทราบข้อมูลเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างการสูญเสียและความถี่เป็นส่วนเสริมของข้อมูลที่เผยแพร่
หากคุณต้องการลดขนาดส่วนประกอบ นักออกแบบควรเลือกส่วนประกอบที่มีความต้านทานสูงที่สุด ภายใต้สถานการณ์ปกติ การลด DCR หมายความว่าต้องใช้สายทองแดงที่หนาขึ้น และขนาดโดยรวมอาจใหญ่ขึ้น ดังนั้น การเพิ่มประสิทธิภาพการเลือก DCR จึงเป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างประสิทธิภาพพลังงาน แรงดันไฟฟ้าตกของส่วนประกอบ และขนาดส่วนประกอบ