95 درصد از سلف ها در اینجا شکست می خورند - آیا یکی نیستید؟

بسیاری از خرابی های سلف با انتخابی شروع می شود که روی کاغذ درست به نظر می رسد. ممکن است قطعه با اندوکتانس هدف مطابقت داشته باشد. بسته آن ممکن است برای PCB مناسب باشد. برگه داده ممکن است رتبه فعلی را نشان دهد که به اندازه کافی بالا به نظر می رسد. این مشکل اغلب دیرتر ظاهر می شود، زمانی که سلف همزمان با گرما، جریان موج دار، پیک سوئیچینگ و یک طرح نه چندان ایده آل مواجه می شود. من متوجه شده ام که رایج ترین اشتباه این است که اندوکتانس را به عنوان تنها مقدار کلیدی در نظر می گیریم. سلف فقط عددی نیست که تحت یک شرایط آزمایشی اندازه گیری شود. این یک جزء مغناطیسی با محدودیت هایی است که با جریان و دما تغییر می کند. ## 1. جریان اشباع را بررسی کنید، نه تنها جریان نامی یک سلف زمانی که جریان به نقطه اشباع هسته می‌رسد، می‌تواند مقدار زیادی از اندوکتانس خود را از دست بدهد. این یک زنجیره خطرناک ایجاد می کند: - سقوط اندوکتانس - افزایش جریان موج دار - اوج جریان افزایش می یابد - استرس سوئیچ و دیود افزایش می یابد - گرما در سلف و قسمت های اطراف ایجاد می شود. مبدل ممکن است همچنان در طول آزمایش بار سبک کار کند. در بار بالاتر، ولتاژ خروجی می تواند موج بیشتری ایجاد کند یا مدار حفاظت ممکن است راه اندازی شود. یک مثال طراحی رایج، مبدل باک 12 ولت به 5 ولت است که برای 4 آمپر طراحی شده است. اگر جریان متوسط ​​سلف نزدیک به 4 آمپر باشد، جریان پیک به دلیل موج دار شدن بیشتر است. با موج 1.2 A پیک به اوج، سلف ممکن است موارد زیر را ببیند: - جریان متوسط: 4 A - جریان اوج: 4.6 A - جریان دره: 3.4 A انتخاب یک سلف با درجه اشباع 4 A هیچ حاشیه ایمن باقی نمی گذارد. مبدل ممکن است در طول عملکرد عادی وارد حالت اشباع شود. من از جریان اوج به عنوان نقطه شروع استفاده می کنم: «Ipeak = Iout + Iripple / 2» درجه اشباع باید در دمای عملیاتی مورد انتظار بالاتر از این مقدار باقی بماند. شرایط آزمون دیتاشیت مهم است. یک جریان اشباع اندازه گیری شده در 25 درجه سانتیگراد ممکن است همان قسمت را در 85 درجه سانتیگراد نشان ندهد. ## 2. جدا کردن جریان اشباع از جریان گرمایش برگه های داده اغلب دو مقدار جریان را ذکر می کنند: - جریان اشباع، گاهی اوقات با علامت Isat - جریان افزایش دما، گاهی اوقات با علامت Irms یا Itemp مشخص می شود. جریان اشباع به از دست دادن اندوکتانس ناشی از رفتار هسته مربوط می شود. جریان افزایش دما به از دست دادن مس و گرما مربوط می شود. یک قطعه ممکن است دارای درجه اشباع 6 A باشد اما درجه افزایش دما فقط 3.5 A است. قسمت دیگر ممکن است در 5 A خنک بماند در حالی که اندوکتانس آن در همان جریان بسیار کاهش می یابد. من عدد بزرگتر را بدون بررسی تعاریف آزمون انتخاب نمی کنم. یک طرح برای تناسب با شرایط عملیاتی به هر دو محدودیت نیاز دارد. رتبه فعلی همچنین می تواند بین تولید کنندگان تغییر کند. یک تامین کننده ممکن است اشباع را به عنوان یک افت اندوکتانس 10٪ تعریف کند. دیگری ممکن است از 20% یا مدار تست متفاوتی استفاده کند. مقایسه اعداد بدون مطالعه روش آزمون می تواند منجر به انتخاب ضعیف شود. ## 3. محاسبه تلفات مس با DCR سیم پیچ دارای مقاومت است. این مقاومت باعث ایجاد گرما می شود: "Pcu = Irms² × DCR" یک اختلاف DCR کوچک می تواند در جریان بالا اثر قابل مشاهده ای داشته باشد. دو سلف مورد استفاده در 4 A RMS را در نظر بگیرید: - قسمت A: 18 mΩ DCR - قسمت B: 32 mΩ DCR تلفات مس می شود: - قسمت A: 0.288 W - قسمت B: 0.512 W قسمت دوم حدود 0.22 W گرمای بیشتری در همان مکان تولید می کند. در PCB فشرده، این گرمای اضافی می تواند دمای سلف را افزایش دهد و خازن ها یا دستگاه های کنترلی مجاور را گرم کند. هنگامی که سازنده داده ها را ارائه می دهد، DCR را در دمای عملیاتی واقعی بررسی می کنم. مقاومت مس با افزایش دما افزایش می یابد، بنابراین تلفات ثابت نمی ماند. قسمت DCR پایین ممکن است بدنه بزرگتر یا بسته بندی بلندتری داشته باشد. این مبادله اغلب در طراحی های با جریان بالا مفید است، اما PCB باید مساحت کافی برای خروج گرما از قطعه را فراهم کند. ## 4. شامل جریان موج دار و فرکانس سوئیچینگ جریان سلف به ندرت یک خط DC صاف در منبع تغذیه سوئیچینگ است. جریان ریپل به ولتاژ ورودی، ولتاژ خروجی، اندوکتانس، فرکانس سوئیچینگ و چرخه وظیفه بستگی دارد. در یک مبدل باک پایه، ریپل را می توان با این موارد تخمین زد: «ΔIL = (Vin - Vout) × D / (L × fSW)» یک اندوکتانس کوچکتر معمولاً ریپل بالاتری تولید می کند. فرکانس سوئیچینگ بالاتر می تواند ریپل را کاهش دهد، اما ممکن است تلفات هسته و تلفات سوئیچینگ را در سایر نقاط مدار افزایش دهد. تلفات هسته تحت تأثیر موارد زیر قرار می گیرد: - دامنه امواج - فرکانس سوئیچینگ - مواد هسته - دما - شکل موج بخشی که در 300 کیلوهرتز به خوبی کار می کند ممکن است در 1 مگاهرتز بسیار داغتر کار کند. یک مقدار اندوکتانس یکسان نتیجه حرارتی را در فرکانس های مختلف تضمین نمی کند. من منحنی‌های ضرر سازنده را در صورت موجود بودن مقایسه می‌کنم. اگر دیتاشیت اطلاعات کافی را ارائه ندهد، من سلف را در فرکانس و بار واقعی آزمایش می‌کنم به‌جای اینکه فقط به جریان DC تکیه کنم. ## 5. افزایش دما را تماشا کنید دما هم عملکرد الکتریکی و هم عمر مفید را تغییر می دهد. یک بررسی دمای عملی شامل: - دمای محیط - جریان بار مورد انتظار - فرکانس سوئیچینگ - منطقه مسی PCB - منابع حرارتی نزدیک - جریان هوای محفظه - شرایط راه اندازی و خطا مبدلی که در دمای اتاق کار می کند ممکن است در داخل یک محفظه بسته رفتار متفاوتی داشته باشد. سلف می تواند در نزدیکی ماسفت، ترانسفورماتور، مقاومت یا هیت سینک قرار گیرد. دمای محلی ممکن است بسیار بالاتر از اندازه گیری اتاق باشد. من یک کاوشگر دما را در طول یک آزمایش طولانی بار کامل روی بدنه سلف قرار می دهم. یک دوربین مادون قرمز می تواند کمک کند، اما خواندن بستگی به پوشش سطح و انتشار دارد. یک ترموکوپل کوچک متصل به بسته بندی می تواند مقایسه مفیدتری بین قطعات ارائه دهد. آزمایش باید شامل بالاترین ولتاژ ورودی مورد انتظار و سنگین ترین بار معمولی باشد. یک شرایط کم ورودی و خروجی بالا می تواند یک الگوی موج دار متفاوت از شرایط با ورودی بالا ایجاد کند. هر دو نقطه عملیاتی شایسته توجه هستند. ## 6. اندوکتانس را تحت بایاس DC تأیید کنید اندوکتانس چاپ شده روی برچسب معمولاً تحت یک شرایط آزمایشی خاص اندازه گیری می شود. ممکن است با مقدار جریان بار واقعی مطابقت نداشته باشد. یک سلف 10 µH می‌تواند نزدیک به 10 µH در یک جریان آزمایشی کوچک اندازه‌گیری کند و در جریان بالاتر به 7 µH یا کمتر برسد. رفتار دقیق به هسته، سیم پیچ، شکاف و ساختار بستگی دارد. این زمانی اهمیت دارد که حلقه کنترل انتظار محدوده اندوکتانس خاصی را داشته باشد. یک افت اندوکتانس زیاد می تواند ریپل را افزایش دهد و پاسخ گذرا را تغییر دهد. هنگام بررسی یک صفحه داده، من به دنبال موارد زیر می‌گردم: - منحنی‌های القایی در مقابل جریان DC - تعریف اشباع - فرکانس آزمایش - تحمل اندوکتانس اولیه - رتبه‌بندی دما - داده‌های تلفات هسته اگر برنامه به اندوکتانس پایدار نیاز دارد، یک سلف قدرت محافظت‌شده با منحنی بایاس DC کنترل‌شده ممکن است تناسب بهتری نسبت به مقدار قطعه‌ای انتخاب شده توسط آن داشته باشد. ## 7. بسته بندی و چیدمان PCB را بررسی کنید یک سلف می تواند از نظر الکتریکی مناسب باشد و به دلیل قرارگیری ضعیف برد همچنان از کار بیفتد. مسیرهای با جریان بالا باید کوتاه و عریض باقی بمانند. گره سوئیچینگ باید فشرده نگه داشته شود. سلف باید نزدیک دستگاه سوئیچینگ و خازن خروجی در مسیر برق توصیه شده توسط سازنده کنترلر قرار گیرد. جایگذاری نامناسب می تواند ایجاد کند: - تلفات اضافی مس - افزایش ولتاژ بالا - نویز الکترومغناطیسی بیشتر - گرمایش ناهموار - جفت شدن به علائم سیگنال ردپا باید با الگوی زمین توصیه شده سازنده مطابقت داشته باشد. مس بسیار کم می تواند انتشار گرما را کاهش دهد. مس در معرض بیش از حد در نزدیکی یک گره سوئیچینگ پر سر و صدا می تواند کوپلینگ ناخواسته را افزایش دهد. بازخوردهای حساس را از گره سوئیچینگ و مسیر سلف جریان بالا دور نگه دارید. یک چیدمان تمیز سلف کم اندازه را درست نمی کند، اما یک چیدمان ضعیف می تواند یک قطعه مناسب عملکرد بدی داشته باشد. ## 8. بررسی رفتار مکانیکی و صوتی برخی از سلف ها هنگامی که ساختار مغناطیسی آنها در فرکانس سوئیچینگ یا یک هارمونیک مربوط به ارتعاش در می آید، صدای قابل شنیدن تولید می کنند. صدا ممکن است فقط در بار سبک، حالت پرش پالس یا یک ولتاژ ورودی خاص ظاهر شود. همیشه نشان دهنده خرابی برق فوری نیست، اما می تواند نشان دهنده استرس مکانیکی یا حالت عملکرد نامناسب برای محصول باشد. من طرح را بررسی می‌کنم: - بار سبک - بار متوسط ​​- بار کامل - راه‌اندازی - خاموش شدن - عملیات پرش پالس - تغییرات ولتاژ ورودی یک سلف قالب‌گیری محافظ ممکن است نویز را در مقایسه با سازه‌ای که به صورت شل مونتاژ شده کاهش دهد. انتخاب بستگی به مبدل و نیازهای صوتی محصول دارد. ## یک فرآیند انتخاب عملی من از این دنباله هنگام بررسی یک سلف استفاده می کنم: 1. محاسبه میانگین، RMS، و جریان اوج. 2. ریپل را در محدوده ورودی و بار کامل تخمین بزنید. 3. اوج جریان را با منحنی اشباع مقایسه کنید. 4. جریان RMS را با درجه افزایش دما مقایسه کنید. 5. تلفات مس را از DCR محاسبه کنید. 6. تحمل اندوکتانس و داده های سوگیری DC را بررسی کنید. 7. تلفات هسته را در فرکانس سوئیچینگ واقعی بررسی کنید. 8. ردپای بسته و ناحیه مسی PCB را تأیید کنید. 9. دمای تست را بعد از رسیدن تخته به تعادل حرارتی انجام دهید. 10. ریپل ولتاژ، زنگ نود سوئیچ و پاسخ بار را بررسی کنید. یک قطعه تنها زمانی عبور می کند که بررسی های الکتریکی، حرارتی و مکانیکی از محدوده عملیاتی یکسانی پشتیبانی کند. گران ترین اشتباه سلف اغلب انتخاب نکردن قطعه ای با مقدار اندوکتانس پایین است. انتخاب بخشی از یک عدد جذاب در حالی که شرایط پشت آن عدد را نادیده می گیرد. یک طراحی قابل اعتماد با جریان اوج، جریان RMS، دما، ریپل، فرکانس و طرح شروع می شود. استقرا بخشی از تصمیم است، نه کل تصمیم.

بسیاری از مهندسان یک سلف را با خواندن مقدار چاپ شده در برگه داده انتخاب می کنند: 10 µH، 22 µH، یا 47 µH. این عدد تنها بخشی از داستان است. اشتباهی که من اغلب می بینم این است که یک سلف را با اندوکتانس اسمی آن انتخاب می کنم در حالی که نحوه تغییر مقدار تحت جریان DC را نادیده می گیرد. یک سلف قدرت ممکن است با 10 µH درجه بندی شود و جریانی از آن عبور نکند. هنگامی که مبدل چندین آمپر می کشد، اندوکتانس واقعی می تواند به شدت کاهش یابد. این تغییر بر جریان موج دار، جریان پیک، گرما، نویز و پایداری مبدل تأثیر می گذارد. شماره موجود در برگه داده ممکن است با مقدار کاری مطابقت نداشته باشد. هسته های مغناطیسی انرژی را از طریق میدان مغناطیسی خود ذخیره می کنند. با افزایش جریان، هسته به اشباع نزدیک‌تر می‌شود. سپس اندوکتانس کاهش می یابد. برگه داده ممکن است فهرستی از موارد زیر را داشته باشد: - اندوکتانس اسمی: 10 µH - جریان نامی: 4 A - جریان اشباع: 6 A - مقاومت DC: 35 mΩ این مقادیر به این معنی نیست که سلف در 10 µH تا 6 A باقی می ماند. جریان اشباع ممکن است با افت 20٪ یا 30٪ تعریف شود. جریان نامی ممکن است با افزایش دما محدود شود. هر سازنده می تواند از شرایط آزمایش متفاوتی استفاده کند، بنابراین برچسب ها نیاز به مطالعه دقیق دارند. من یک بار یک مبدل باک طراحی شده در اطراف یک سلف 10 µH را بررسی کردم. مهندس جریان ریپل را با 10 µH محاسبه کرد، اما منحنی سلف کمتر از 7 µH را در جریان بار مورد انتظار نشان داد. ریپل اندازه گیری شده بسیار بیشتر از شبیه سازی پیش بینی شده بود. مبدل همچنان کار می کرد، اما دمای سوئیچ و ریپل خروجی هر دو بالاتر از هدف طراحی بودند. قطعه ایرادی نداشت روش انتخاب ناقص بود. ## محاسبه با اندوکتانس در جریان کارکرد برای یک مبدل باک، جریان تقریبی ریپل سلف برابر است با: [ \Delta I_L = \frac{(V_{IN}-V_{OUT})D}{L f_{SW}} ] جایی که: - (V_{IN}) ولتاژ ورودی (V_{IN}) ولتاژ ورودی است (V_t -T) (D) چرخه وظیفه است - (L) اندوکتانس واقعی است - (f_{SW}) فرکانس سوئیچینگ است اگر مقدار سلف از 10 µH به 7 µH کاهش یابد، جریان ریپل زمانی که سایر شرایط ثابت می‌مانند حدود 43 درصد افزایش می‌یابد. این ریپل اضافی جریان اوج را افزایش می‌دهد: [ I_{PEAK}=I_{OUT}+\frac{\Delta I_L}{2} ] طرحی که به نظر می‌رسد در 4 A عمل می‌کند ممکن است جریان اوج بسیار بالاتری در سوئیچ و سلف ایجاد کند. آی سی کنترل، مدار سنسور جریان و سلف باید این مقدار را کنترل کنند. من توصیه می کنم از منحنی اندوکتانس در جریان DC مورد انتظار استفاده کنید، نه مقدار عنوان در شماره قطعه. ## جریان اشباع را از جریان گرمایش جدا کنید دو درجه بندی جریان اغلب باعث سردرگمی می شوند. جریان اشباع رفتار مغناطیسی را توصیف می کند. سطح فعلی را نشان می دهد که در آن اندوکتانس به میزان مشخصی کاهش یافته است. جریان افزایش دما رفتار حرارتی را توصیف می کند. جریانی را نشان می دهد که دمای قطعه را به میزان مشخصی مانند 20 درجه سانتیگراد یا 40 درجه سانتیگراد افزایش می دهد. یک جزء می تواند از یک حد عبور کند و دیگری را خراب کند. برای مثال، یک سلف ممکن است نشان دهد: - جریان اشباع: 5.2 A - جریان افزایش دما: 3.8 A در 4 A، هسته ممکن است همچنان از نقطه اشباع ذکر شده اجتناب کند، اما سیم پیچ ممکن است داغتر از مقدار مجاز باشد. حالت برعکس هم می تواند اتفاق بیفتد. یک سلف بزرگ ممکن است خنک بماند در حالی که اندوکتانس آن برای هدف موج دار مبدل بسیار کاهش می یابد. من هر دو رتبه را تحت شرایط کاری یکسان بررسی می کنم. اگر برگه داده از دماهای آزمایش متفاوت یا محدودیت‌های افت القایی استفاده می‌کند، من با دقت با مقایسه رفتار می‌کنم. ## بدترین نقطه کار را بررسی کنید بیشترین خطر ممکن است در ولتاژ ورودی اسمی ظاهر نشود. در مبدل باک، پیک ریپل می تواند با ولتاژ ورودی، ولتاژ خروجی، بار، فرکانس سوئیچینگ و دما تغییر کند. یک طرح با ورودی گسترده نیاز به بررسی در چندین گوشه دارد: 1. حداقل ولتاژ ورودی 2. حداکثر ولتاژ ورودی 3. حداقل و حداکثر بار 4. شرایط سرد و گرم 5. حداقل و حداکثر فرکانس سوئیچینگ 6. راه‌اندازی و عملکرد گذرا مبدلی که در 24 ولت کار می‌کند، ممکن است در سطح ولتاژ ولتاژ 3 در ورودی ولتاژ 6 به طور عادی رفتار متفاوتی داشته باشد. برای یک دوره کوتاه فرکانس سوئیچینگ کمتر نیز می تواند جریان ریپل را افزایش دهد. من ترجیح می دهم برای هر گوشه یک میز کوچک درست کنم. جدول شامل اندوکتانس واقعی، جریان موج دار، جریان پیک، تلفات مس و افزایش دما تخمینی است. این نقاط ضعف را قبل از مرحله نمونه اولیه آشکار می کند. ## مقاومت DC را نادیده نگیرید مقاومت سیم‌پیچ باعث تلفات مس می‌شود: [ P_{DCR}=I_{RMS}^{2} \times DCR ] یک DCR کم معمولاً تلفات هدایت را کاهش می‌دهد، اما ممکن است با بسته‌بندی بزرگ‌تر، هزینه بالاتر یا رفتار فرکانس بالا متفاوت باشد. شکل موج جریان نیز دارای ریپل است، بنابراین جریان RMS همیشه با جریان بار متوسط ​​برابر نیست. در 3 A، یک سلف با 40 mΩ DCR حدوداً از دست می دهد: [3^2 \ بار 0.04 = 0.36 W ] این مقدار گرما می تواند دمای قطعه را افزایش دهد، به خصوص در یک محفظه کوچک با جریان هوا محدود. با افزایش دما، مقاومت مس نیز افزایش می یابد. مقاومت اضافی گرمای بیشتری ایجاد می کند. من مسیر حرارتی از پدهای سلف به PCB را بررسی می کنم و از قرار دادن قطعات حساس به حرارت مستقیماً در کنار آن اجتناب می کنم. ## از دست دادن هسته را در فرکانس بالاتر تماشا کنید یک مقدار DCR کم، تلفات کل کم را تضمین نمی کند. در فرکانس های سوئیچینگ بالاتر، از دست دادن هسته می تواند بخش بزرگی از بار حرارتی باشد. تلفات به مواد هسته، جریان موج دار، فرکانس، دما و شکل موج بستگی دارد. قطعه ای که در فرکانس 300 کیلوهرتز عملکرد خوبی دارد ممکن است در 2 مگاهرتز نتیجه حرارتی یکسانی نداشته باشد. برخی از دیتاشیت ها نمودارهای از دست دادن هسته را ارائه می دهند. برخی دیگر منحنی های افزایش دما را بر اساس شرایط موج دار تعریف شده ارائه می دهند. اگر داده‌ها با شکل موج برنامه‌ریزی‌شده مطابقت نداشته باشند، از تامین‌کننده اطلاعات تست می‌خواهم یا قطعه را روی برد واقعی اندازه‌گیری می‌کنم. این موضوع در منابع تغذیه فشرده، درایورهای LED و مبدل های نقطه بار که فرکانس سوئیچینگ بالا و فضای برد محدود است اهمیت دارد. ## طرح بندی اطراف سلف را مرور کنید یک سلف مناسب هنوز هم می تواند با یک چیدمان ضعیف عملکرد ضعیفی داشته باشد. من حلقه سوئیچینگ جریان بالا را کوتاه نگه می دارم. سلف باید نزدیک به گره سوئیچینگ و خازن های خروجی مطابق با راهنمای چیدمان سازنده کنترلر قرار گیرد. مس عریض مقاومت را کاهش می دهد، اما مس بیش از حد متصل به یک گره سوئیچینگ پر سر و صدا می تواند خازن ناخواسته و نویز تابشی را افزایش دهد. سلف همچنین باید فاصله کافی از موارد زیر را داشته باشد: - ردهای بازخورد آنالوگ - خطوط حس جریان - ساعتهای حساس - مدارهای بی سیم - حسگرهای مغناطیسی من ردهای بازخورد را از گره سوئیچینگ دور می کنم و از قرار دادن آنها در زیر یا کنار میدان مغناطیسی اصلی زمانی که طرح به نویز حساس است، اجتناب می کنم. ## یک فرآیند انتخاب عملی هنگامی که من یک سلف را انتخاب می کنم، از این دنباله استفاده می کنم: محدودیت های الکتریکی را تعریف کنید محدوده ورودی، ولتاژ خروجی، حداکثر بار، فرکانس سوئیچینگ، موج مجاز و جریان گذرا را بنویسید. ریپل مورد انتظار را محاسبه کنید از معادلات مبدل در چندین نقطه عملیاتی استفاده کنید. تنها به بار اسمی تکیه نکنید. منحنی اندوکتانس را بخوانید اندوکتانس را در جریان متوسط ​​مورد انتظار و در حداکثر جریان مورد انتظار پیدا کنید. هنگام تخمین ریپل از مقدار کمتر استفاده کنید. ** هر دو درجه بندی جریان را بررسی کنید ** جریان اشباع و جریان افزایش دما را با جریان های پیک و RMS مقایسه کنید. تلفات کل را تخمین بزنید شامل تلفات سیم پیچ، تلفات هسته و تأثیر دما بر مقاومت است. ** بسته بندی و چیدمان را مرور کنید ** اندازه پد، ارتفاع، محافظ مغناطیسی، مسیرهای حرارتی و فاصله از آثار حساس را بررسی کنید. تأیید بر روی نمونه اولیه دمای سلف، موج خروجی، رفتار گره سوئیچینگ و جریان را در طی مراحل بارگذاری اندازه گیری کنید. یک دوربین حرارتی می‌تواند به مکان‌یابی نقاط داغ کمک کند، اما اندازه‌گیری باید میزان انتشار سطح جزء را در نظر بگیرد. ## تغییر کوچکی که از بسیاری از مشکلات طراحی جلوگیری می کند مقدار اندوکتانس چاپ شده یک نقطه شروع است، نه یک مقدار طراحی کامل. وقتی مقدار اسمی را با اندوکتانس اندازه‌گیری شده در جریان عملیاتی واقعی جایگزین می‌کنم، قضاوت در مورد بقیه طرح آسان‌تر می‌شود. محاسبات ریپل واقعی تر می شوند. حاشیه های جریان اوج قابل مشاهده می شود. تخمین های حرارتی به نتایج پایه نزدیک تر می شوند. یک سوال مرور مفید این است: القایی در جریان DC واقعی، جریان موج دار واقعی و دمای واقعی من چقدر است؟ اگر این پاسخ وجود نداشته باشد، انتخاب سلف تمام نشده است.

یک سلف ممکن است مانند یک قطعه کوچک در یک برد مدار به نظر برسد، اما خرابی آن می تواند کل سیستم را متوقف کند. من این اتفاق را در منابع تغذیه، درایوهای موتور، روشنایی LED و تجهیزات ارتباطی دیده‌ام. دستگاه در حین تست روی میز به خوبی کار کرد، سپس گرمای بیش از حد، سر و صدا یا افت ناگهانی برق را پس از نصب نشان داد. خرابی اغلب با عدم تطابق بین سلف و مدار شروع می شود. ## بدانید که سلف باید چه کار کند. من به جای انتخاب یک قطعه از ظاهر یا اندازه بسته، با بررسی شرایط مدار شروع می کنم. مقادیر کلیدی عبارتند از: - مقدار اندوکتانس - جریان نامی - جریان اشباع - مقاومت DC - دمای عملیاتی - فرکانس سوئیچینگ - اندازه فیزیکی - مواد هسته - سطح عایق مورد نیاز اندوکتانس به من می گوید که قطعه چقدر در برابر تغییرات جریان مقاومت می کند. این به من نمی گوید که قطعه چقدر جریان را می تواند ایمن حمل کند. یک سلف قدرت که با مقدار اندوکتانس بالا مشخص شده است، اگر جریان اشباع آن خیلی کم باشد، ممکن است همچنان عملکرد ضعیفی داشته باشد. هنگامی که هسته به اشباع نزدیک می شود، اندوکتانس کاهش می یابد. جریان ریپل افزایش می یابد، گرما افزایش می یابد و مدار ممکن است پایداری خود را از دست بدهد. ## از جریان رتبه‌بندی شده به عنوان تنها حد استفاده نکنید. قبل از انتخاب، معنی هر یک را بررسی می کنم. جریان اشباع ممکن است نقطه ای را توصیف کند که در آن اندوکتانس با درصد مشخصی کاهش می یابد. جریان افزایش دما ممکن است جریانی را توصیف کند که باعث افزایش مشخصی در دمای اجزا می شود. این مقادیر همیشه یکسان نیستند. برای یک مبدل DC-DC، من به موارد زیر نگاه می کنم: 1. جریان متوسط ​​سلف 2. جریان اوج سلف 3. جریان موج دار 4. جریان راه اندازی 5. جریان اضافه بار کوتاه مدت 6. دمای محیط یک تخمین ساده برای جریان اوج این است: ** جریان اوج = جریان متوسط ​​+ جریان موج دار بالاتر از این مقدار پیک انتخاب شده است. حاشیه مورد نیاز به طراحی محصول، شرایط خنک کننده، تغییرات بار و الزامات ایمنی بستگی دارد. ## قبل از اینکه به گرما تبدیل شود مراقب گرما باشید گرما یکی از رایج ترین علائم هشدار دهنده است. سیم پیچ از طریق مقاومت DC خود باعث تلفات مس می شود. هسته مغناطیسی همچنین ممکن است با افزایش فرکانس سوئیچینگ و جریان موج دار تلفات ایجاد کند. هر دو افت دمای جزء را افزایش می دهند. من دما را در نقطه عملیاتی واقعی چک می کنم، نه تنها در دمای اتاق. قسمتی که روی یک میز تست خنک می ماند ممکن است در داخل یک محفظه بسته بسیار داغ شود. در طول آزمایش، من موارد زیر را اندازه‌گیری می‌کنم: - دمای سطح - دمای اجزای نزدیک - جریان ورودی و خروجی - موج ولتاژ - شکل موج سوئیچینگ - دما پس از رسیدن سیستم به وضعیت پایدار یک دوربین حرارتی می‌تواند به مکان‌یابی مناطق داغ روی برد کمک کند. ترموکوپل می تواند یک بررسی متقاطع مفید را ارائه دهد، به خصوص زمانی که سطح سلف کوچک یا بازتابنده باشد. اگر دما مدام افزایش یابد، من آن را به عنوان یک مشکل آرایشی در نظر نمی‌گیرم. ممکن است به جریان بیش از حد، جریان هوا ضعیف، مقاومت بالا، از دست دادن هسته یا قطعه نامناسب اشاره کند. ## تغییرات عملکرد سلف فرکانس واقعی را با فرکانس بررسی کنید. یک قطعه طراحی شده برای یک فیلتر فرکانس پایین ممکن است در مبدل سوئیچینگ فرکانس بالا به خوبی کار نکند. از دست دادن هسته، از دست دادن سیم پیچ، ظرفیت انگلی و رفتار خود رزونانسی می تواند بر نتیجه تأثیر بگذارد. من شرایط تست سلف را با فرکانس سوئیچینگ واقعی مدار مقایسه می کنم. یک مقدار صفحه داده که در یک فرکانس اندازه گیری می شود ممکن است رفتار همان قسمت را در فرکانس دیگر نشان ندهد. این بررسی در موارد زیر اهمیت دارد: - مبدل‌های باک - مبدل‌های تقویتی - شارژرهای باتری - بردهای کنترل موتور - فیلترهای EMI - مدارهای قدرت صوتی - درایورهای LED وقتی فرکانس بالا باشد، طرح‌بندی را نیز بررسی می‌کنم. آثار طولانی مقاومت و اثرات انگلی را اضافه می کند. قرارگیری ضعیف می تواند نویز را افزایش دهد و عملکرد فیلتر را کاهش دهد. ## اتاق را برای شرایط واقعی عملیاتی بگذارید شرایط آزمایشگاهی به ندرت با محصول نهایی مطابقت دارد. ولتاژ ورودی ممکن است متفاوت باشد. بار ممکن است به سرعت تغییر کند. محفظه ممکن است به دمای بالاتری برسد. سایر اجزا ممکن است سلف را از مکان های نزدیک گرم کنند. مدار را تحت چند شرایط آزمایش می کنم: - ولتاژ ورودی پایین - ولتاژ ورودی بالا - بار سبک - بار نامی - تغییرات بار - راه اندازی - خاموش شدن - دمای محیط بالا - دوره های کاری طولانی یک مثال عملی یک منبع تغذیه 12 ولت تا 5 ولت است که در یک کابینت کنترل استفاده می شود. در طول آزمایش بار سبک، سلف ممکن است خنک بماند و ولتاژ خروجی ثابت به نظر برسد. هنگامی که کابینت شیرها، رله ها و سنسورها را به طور همزمان روشن می کند، جریان اوج می تواند به شدت افزایش یابد. بخشی که فقط از نتیجه بار سبک انتخاب شده است ممکن است در طول آن رویداد اشباع شود. این مشکل ممکن است به صورت موج خروجی، نویز شنیداری، تنظیم مجدد کنترلر یا ترانزیستور سوئیچینگ آسیب دیده ظاهر شود. ## بسته بندی و استرس مکانیکی را مرور کنید داده های الکتریکی تنها بخشی از فرآیند انتخاب است. بسته باید با چیدمان برد مطابقت داشته باشد و از روش مونتاژ پشتیبانی کند. من طراحی پد، مشخصات لحیم کاری، ارتفاع جزء، فاصله، و قرار گرفتن در معرض ارتعاش را بررسی می کنم. سلف های بزرگ می توانند تنش مکانیکی را در طول حمل و نقل یا تغییرات مکرر دما تجربه کنند. قطعات محافظ کوچک ممکن است کنترل نویز بهتری را در برخی از طراحی ها ارائه دهند، اما رفتار حرارتی آنها هنوز نیاز به آزمایش دارد. برای محصولاتی که در معرض ارتعاش قرار دارند، این موارد را بررسی می‌کنم: - وزن جزء - شکل اتصال لحیم کاری - پشتیبانی از تخته - شرایط ضربه - جهت نصب - فاصله در اطراف قطعه یک طراحی الکتریکی قوی همچنان می‌تواند خراب شود اگر قطعه به خوبی روی برد پشتیبانی نشود. ## مقایسه بیش از یک تامین کننده من از در نظر گرفتن یک شماره قطعه به عنوان کل راه حل اجتناب می کنم. دو سلف با اندوکتانس و جریان نامی یکسان می توانند رفتار متفاوتی داشته باشند. مقاومت DC، منحنی اشباع، از دست دادن هسته، تحمل، اندازه و محدودیت دما ممکن است مطابقت نداشته باشند. من مقایسه می‌کنم: - تحمل اندوکتانس - مقاومت DC - منحنی اشباع - داده‌های افزایش دما - ساخت هسته - محافظ - سازگاری تحویل - سیاست تغییر کنترل - شرایط تست در برگه داده گزینه منبع دوم می‌تواند به کاهش ریسک تامین کمک کند، اما باید همان تست‌های الکتریکی و حرارتی را پشت سر بگذارد. طرح کلی مشابه به معنای جایگزینی مستقیم قطعه نیست. ## یک سوابق اعتبارسنجی ساده بسازید من نتایج آزمایش را با شماره قطعه انتخاب شده و ویرایش نگه می دارم. این امر بررسی طراحی و بررسی های بعدی تولید را آسان تر می کند. رکورد می تواند شامل موارد زیر باشد: - شرایط کار مدار - شماره قطعه سلف - تاریخ تست - دمای محیط - مقادیر ورودی و خروجی - پیک جریان - دمای سلف - اندازه گیری امواج - عکس های بازرسی - مدت زمان تست - معیارهای قبولی یا عدم موفقیت این رکورد همچنین به زمانی که تامین کننده مواد یا محل تولید را تغییر می دهد کمک می کند. بدون داده‌های آزمایش، تشخیص اینکه آیا مشکل بعدی از سلف، مدار، طرح‌بندی یا محیط عملیاتی ناشی می‌شود، دشوار می‌شود. ## علائم هشداری که من نادیده نمی‌گیرم برخی از علائم مستحق بررسی دقیق هستند: - سلف در طول کارکرد معمولی برای لمس آن‌قدر داغ می‌شود - مدار صدای وزوز یا ناله‌ای تولید می‌کند - موج خروجی با بار افزایش می‌یابد - شکل موج سوئیچینگ ناپایدار می‌شود - سیستم در هنگام راه‌اندازی موتور ریست می‌شود - مقدار سلف بعد از استفاده طولانی‌مدت قسمت تاریک را نشان می‌دهد - مقدار سلف مدار را نزدیک به تاریک نشان می‌دهد. بدون اتصال کوتاه واضح هر علامت می تواند بیش از یک علت داشته باشد. من مدار را قبل از تعویض تصادفی قطعات اندازه می‌گیرم. یک سلف بزرگتر ممکن است گرما را در یک طرح کاهش دهد، در عین حال اثرات انگلی را افزایش دهد یا در طرح دیگر مشکلاتی را ایجاد کند. یک قطعه با مقاومت کمتر ممکن است تلفات مس را کاهش دهد، در حالی که رفتار هسته آن ممکن است با فرکانس سوئیچینگ مناسب نباشد. شرایط عملیاتی کامل انتخاب را راهنمایی می کند. ## یک عادت عملی انتخاب من از یک روال کوتاه برای هر طراحی جدید استفاده می کنم: 1. محدوده جریان، ولتاژ، فرکانس و دما را تعریف کنید. 2. میانگین و حداکثر جریان را محاسبه کنید. 3. درجه بندی اشباع و افزایش دما را مقایسه کنید. 4. مقاومت DC و تلفات مورد انتظار را بررسی کنید. 5. بسته بندی، چیدمان و شرایط خنک کننده را بررسی کنید. 6. عملیات بار سبک و بار کامل را آزمایش کنید. 7. آزمایش های دما و تغییر بار را اجرا کنید. 8. نتایج را برای تیم های تولیدی و خدماتی ثبت کنید. یک سلف باید به عنوان بخشی از کل مدار انتخاب شود، نه به عنوان یک عدد جدا شده در لیست قطعات. هنگامی که من حاشیه الکتریکی، حرارتی و مکانیکی کافی به قطعه می دهم، زمانی که بار تغییر می کند، محفظه گرم می شود یا سیستم برای دوره های طولانی کار می کند، احتمالاً طرح به کار خود ادامه می دهد. این آماده سازی هزینه کمتری نسبت به پیدا کردن یک سلف بیش از حد گرم شده پس از رسیدن محصول به میدان دارد. برای هرگونه سوال در مورد محتوای این مقاله، لطفا با امی وو تماس بگیرید: amy.wu@ihuagroup.com/WhatsApp +8613612662976.

منابع رابرت دبلیو اریکسون و دراگان ماکسیموویچ — 2001 — مبانی الکترونیک قدرت آبراهام اول پرسمن، کیت بیلینگز و تیلور موری — 2009 — طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ سرهنگ ویلیام تی مک لیمن — 2004 — طراحی ترانسفورماتور و سلف برای طراحی باسسوف 2 کتابچه راهنمای طراحی باسوپ2 منبع تغذیه خطی و سوئیچینگ لوید اچ دیکسون - 1990 - طراحی مغناطیسی برای منابع تغذیه سوئیچینگ مارتی براون - 2001 - کتاب آشپزی منبع تغذیه