EPCOS / TDK Induttori accoppiati

Topologie convertitore CC-CC

Di seguito è riportata una panoramica di cinque tipi di topologie dei convertitori CC/CC.

Un convertitore di induttanza primario a terminazione singola (SEPIC) è ideale per dispositivi alimentati a batteria e applicazioni automobilistiche. Questi convertitori forniscono una tensione di uscita costante non invertita che può essere superiore o inferiore alla tensione di ingresso, consentendo la compensazione delle fluttuazioni di tensione della batteria e dei diversi scenari di carico. Ciò è possibile perché la tecnologia SEPIC combina un convertitore buck e boost. Un altro vantaggio di questa topologia di circuito è una corrente di ingresso costante che, in combinazione con il filtro di ingresso composto da C1 e L1, si traduce in un'interferenza condotta significativamente più bassa. L'uso di un induttore accoppiato può ridurre il carico di corrente di ripple e le perdite del core. Sebbene il condensatore di accoppiamento C₂ offra un certo isolamento tra ingresso e uscita, il SEPIC è una delle topologie non isolate.

ZETA è una topologia del convertitore ad avvolgimento multiplo che fornisce sostanzialmente funzionalità simili a quelle di SEPIC. Entrambi i convertitori di potenza possono aumentare e diminuire la tensione di ingresso e generare una tensione di uscita stabile e non invertente. Un'altra comunanza è la funzione di trasferimento CC V_{IN USCITA} = V_{IN ENTRATA} x D/(1-D). Grazie alla configurazione circuitale leggermente modificata con L₂ e C₃ in uscita, i convertitori ZETA offrono una corrente di uscita continua con una bassa ondulazione. A differenza di un vero buck-boost, i convertitori ZETA richiedono solo un controller buck in CI che pilota direttamente un MOSFET. L'uscita non è isolata dall'ingresso.

Come le topologie SEPIC e ZETA, i convertitori Cuk possono regolare una tensione superiore o inferiore alla tensione di ingresso. Una caratteristica speciale, necessaria per alcune applicazioni, è una tensione di uscita invertita. Un altro vantaggio, da un punto di vista delle IEM, è un flusso di corrente continuo in combinazione con i filtri LC sia sul lato di ingresso che di uscita del convertitore. In questo modo si ottiene uno scarico di corrente stabile dalla batteria, riducendo al minimo la corrente di ripple. L'uscita non è isolata dall'ingresso.

I convertitori Flyback sono una delle topologie più comunemente utilizzate nell'elettronica industriale e nelle applicazioni automobilistiche a bassa potenza. Questi convertitori offrono una progettazione relativamente semplice ed economica di questa topologia di circuito, che richiede solo pochi componenti. L'induttore accoppiato funge da bobina di arresto e offre anche un isolamento galvanico tra ingresso e uscita. Il trasferimento di energia avviene durante il tempo di spegnimento del MOSFET. La topologia può generare tensioni di uscita non invertite molto al di sotto o al di sopra della tensione di ingresso. In base ai requisiti di isolamento del convertitore o agli standard di sicurezza dell'applicazione, è possibile utilizzare un trasformatore o un induttore accoppiato con isolamento funzionale fino a 500 V. I convertitori Flyback forniscono anche la capacità di generare tensioni di uscita multiple. I lati negativi di questa topologia sono picchi ad alta tensione generati dal transistor di commutazione. Potrebbe essere necessario un filtro CEM all'ingresso del convertitore per sopprimere questa interferenza condotta.

Gli induttori accoppiati possono anche essere utilizzati per creare rispettivamente una tensione ausiliaria o una seconda tensione di uscita utilizzando solo un singolo regolatore buck. Ciò può contribuire a semplificare la complessità dei circuiti, consentendo di risparmiare costi e spazio sulla scheda.

DOMANDE FREQUENTI

Cos'è un induttore accoppiato?
Gli induttori svolgono un ruolo chiave nelle topologie multifase. Sebbene si possano utilizzare essenzialmente induttori discreti, gli induttori accoppiati possono contribuire a ridurre significativamente il volume e migliorare l'efficienza del circuito. In un induttore accoppiato, due avvolgimenti sono avvolti su un nucleo comune. Pertanto, L1 e L2 sono accoppiati magneticamente, il che consente il trasferimento dell'energia immagazzinata nel nucleo tra entrambe le bobine. L'efficienza dell'accoppiamento magnetico tra i 'avvolgimento primario e l'avvolgimento secondario è definito dal fattore diaccoppiamento K.

Qual è il vantaggio di un induttore accoppiato?
Gli induttori sono i componenti chiave dei regolatori di tensione multifase come i convertitori SEPIC, ZETA e Ćuk. Non è necessario utilizzare induttori accoppiati. Si possono utilizzare invece due induttori singoli. Tuttavia, se L1 e L2 sono strettamente accoppiati, la corrente di ondulazione viene divisa tra loro. Pertanto, il valore di induttanza richiesto è solo della metà. Se viene utilizzato un induttore doppio invece di due singoli induttori di potenza, potrebbe essere possibile utilizzare un componente potenzialmente più piccolo, risparmiando spazio vitale sulla scheda.

Qual è il coefficiente di accoppiamento e come si calcola?
Gli induttori accoppiati sono utilizzati nelle topologie di convertitori CC/ CC. La funzione degli induttori accoppiati è di trasferire l'energia dall'avvolgimento primario all'avvolgimento secondario attraverso un nucleo comunemente utilizzato. L'efficienza dell’accoppiamento magnetico tra entrambi gli avvolgimenti è definita dal fattore di accoppiamento K. Il coefficiente di accoppiamento K può essere calcolato utilizzando l’equazione seguente.

Kit campioni

Questi kit presentano induttori di potenza SMT che utilizzano una speciale tecnologia di avvolgimento per un stretto accoppiamento dei due avvolgimenti. Gli induttori sono schermati magneticamente.

Visualizzare i kit campione:serie
B82472D6 - LR da 3,9 µH a 47 µHserie
B82477D4*M900 - LR da 4,7 µH a 47 µHserie
B82477D6 - LR da 3,9 µH a 47 µH