Die Auswahl der geeigneten Formdrossel für den Schaltkreis erfolgt nicht nur nach ihrem Aussehen, sondern vor allem unter Berücksichtigung ihrer dynamischen Eigenschaften und physikalischen Grenzen im Schaltkreis.
Monolithische Induktivitäten werden hauptsächlich in Leistungsschaltungen (wie DC/DC-Wandlern) zur Energiespeicherung, Filterung und Freilaufsteuerung eingesetzt. Um Ihnen die optimale Auswahl zu erleichtern, unterteilen wir den Auswahlprozess in die folgenden fünf Schritte:
1. Ermitteln Sie die physikalischen Abmessungen und die Verpackung (Schritt 1: Passt es?)
Dies ist das grundlegendste Auswahlkriterium. Monolithische Induktivitäten sind typischerweise standardmäßige, chipartige rechteckige Strukturen.
* Maßbeschränkungen: Messen Sie die Größen- und Höhenbeschränkungen der reservierten Lötpads auf der Leiterplatte. Gängige Abmessungen sind beispielsweise 3,0 × 3,0 mm, 4,0 × 4,0 mm, 5,0 × 5,0 mm usw., mit Höhen von 1,0 mm bis 5,0 mm.
* Anschlussdesign: Prüfen Sie, ob es sich um einen Standard-„Zwei-Anschluss“-Pin oder einen „Vier-Anschluss“-Pin zur Reduzierung der Strahlung handelt.
* Hinweis: Auch wenn Länge und Breite gleich sind, bestimmt oft die Höhe die Belastbarkeit der Spule. Achten Sie darauf, die richtige Höhe zu wählen.
2. Berechnen und passen Sie die Induktivität (L-Wert) an.
Die Induktivität bestimmt die Stärke der Stromwelligkeit. Eine zu hohe oder zu niedrige Induktivität beeinträchtigt den Wirkungsgrad des Netzteils.
* Siehe Chip-Handbuch: Die Datenblätter der meisten integrierten Schaltkreise (ICs) für das Energiemanagement enthalten empfohlene Formeln zur Berechnung von Induktivitätswerten.
Die allgemeine Formel kann angenähert werden als L={(V_{in}-V_{out})XV_{out}/{V_{in}Xf_{sw}XI_{out} XRippleRatio}}
* wobei f_{sw} die Schaltfrequenz ist und das RippleRatio typischerweise 20%~30% beträgt.
* Toleranz: Monolithische Induktivitäten haben typischerweise eine Toleranz von ±20% oder ±30% (z. B. M- oder N-Klasse), und bei den Berechnungen sollte ein Sicherheitszuschlag berücksichtigt werden.
3. Kernstromparameter: Beide „Ströme“ müssen berücksichtigt werden.
Dies ist der fehleranfälligste Teil! Das Datenblatt für integrierte, vergossene Induktivitäten gibt typischerweise zwei verschiedene Nennströme an, und beide Bedingungen müssen gleichzeitig erfüllt sein:
* Sättigungsstrom (I_{sat}): Harte Grenze
* Definition: Der Strom, der fließt, wenn die Induktivität auf ein bestimmtes Verhältnis abfällt (typischerweise 10 % bis 30 % des Anfangswertes).
*Auswahlverfahren: I_{sat} muss größer sein als der Spitzenstrom (I_{peak}) im Stromkreis.
*Berechnung des Spitzenstroms: I_{peak} = I_{out} + ΔI_L/2 (d. h. der Ausgangsstrom plus die Hälfte des Restwelligkeitsstroms).
*Folgen: Ist der Sättigungswert I_sat unzureichend, sättigt sich die Spule sofort magnetisch, was einen starken Abfall der Induktivität und einen raschen Anstieg des Stroms zur Folge hat, wodurch der Schalttransistor durchbrennen kann.
Temperaturanstiegsstrom (I2 {rms}): Erwärmungsindex
*Definition: Der Effektivwert des Stroms, bei dem die Oberflächentemperatur einer Spule um einen bestimmten Wert (üblicherweise 40 °C) ansteigt.
*So wählen Sie aus: I2 {rms} muss größer sein als der maximale Ausgangsstrom (I2 {out}) im Stromkreis.
*Folge: Reicht I2 {rms} nicht aus, überhitzt die Spule, was nicht nur den Wirkungsgrad verringert, sondern auch die Lötstellen auf der Leiterplatte beschädigen kann.
4. Achten Sie auf den Gleichstromwiderstand (DCR) und den Wirkungsgrad.
Der Gleichstromwiderstand (DCR) ist der Widerstand der Induktionsspule selbst.
*Auswirkung: DCR kann Kupferverluste verursachen (P_ {loss}=I ^ 2 XR), die direkt in Wärme umgewandelt werden und die Energieeffizienz verringern.
*Balance: Wenn Größe und Kosten es zulassen, ist ein kleinerer DCR-Wert besser.
5. Berücksichtigen Sie die Eigenresonanzfrequenz.
Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion tritt auf, wenn sich der Stromfluss durch einen Leiter ändert. Wird ein Metalldraht zu einer Spule geformt und der Stromfluss durch diese Spule ändert sich, so tritt eine signifikante elektromagnetische Induktion auf. Die in der Spule selbst induzierte Gegenspannung behindert die Stromänderung und trägt zur Stabilisierung des Stroms bei. Konkret bedeutet dies: Befindet sich die Spule im stromlosen Zustand, versucht sie, den Stromfluss beim Einschalten des Stromkreises zu unterbrechen; befindet sie sich hingegen im stromdurchflossenen Zustand, versucht sie, einen konstanten Stromfluss aufrechtzuerhalten, wenn der Stromkreis unterbrochen wird.
Veröffentlichungsdatum: 21. Januar 2026