Izpratne par induktora dizainu pārveidotājiem

David Icke Dot Connector EP5 with subtitles (Jūlijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Izpratne par induktora dizainu pārveidotājiem


Ieteicamais līmenis

Starpprodukts

Filtra induktora dizaina demonstrēšana, lai palielinātu konverterus, savienota induktora dizains divu izeju priekšu pārveidotājam un flyback transformatora konstrukcija nepārtrauktā vadīšanas režīmā.

Filtru induktors pārveidotāja ķēdē tiek darbināts nelielā BH cilpas rajonā, salīdzinot ar parasto transformatoru plašu joslu. BH cilpas laukums ir proporcionāls kopējam strāvas spiedienam induktors. Pamatā zaudējumi ir niecīgi, saskaņā ar nepilngadīgo BH cilpas zonu. No otras puses, vara zudums ir atkarīgs no DC strāvas plūsmas caur induktors. Tāda pati līkne ir piemērojama arī saistītā induktora gadījumā. Dizains lielā mērā ir ierobežots ar vara zudumu un filtra induktora piesātinājuma stāvokli.

1. attēls. BH cilpa filtra induktors

2. attēls. BH cilpa parastajam transformatoram

Induktors dizaina pastiprinātāja pārveidotājam

Sprieguma pārveidotāja shēma ar saistītu viļņu formu saskaņā ar CCM:

3. attēls. Boost Converter kontūra

Galvenie šķēršļi induktors ir: (a) saglabāt plūsmas blīvumu B zem spiediena blīvuma pie piesātinājuma B SAT (b) saglabāt induktora temperatūru robežās. Mēs arī gribam, lai induktora strāvas viļņi būtu vienādi ar induktīvās strāvas daļu ∈ (induktora induktora strāva izkliedē)

Mums jāzina šīs pārveidotāja shēmas prasības saskaņā ar šādām norādītajām specifikācijām:

V S, V O, f, P O

Kur

V S = ieejas spriegums

V O = izejas spriegums

f = darba frekvence kHz. (f = 1T)

P O = izejas jauda kW

Ar šo vienādojumu mēs varam saņemt impulsu pārveidotāja pienākumu attiecību:

$$ D = \ frac {V_ {O} -V_ (S)} {V_ {O}} $ $

Pārveidotāja ievades DC strāva ir induktīvā strāva, ko nosaka ar šo vienādojumu:

$$ I_ {L} = I_ (S) = \ frac {I_ {O}} {1-D} = \ frac {\ frac {P_ {O}} {V_ {O}}} {1-D} $ $

Mēs iepriekš redzējām, ka

$$ I_ {min} = D \ frac {V_ {S}} {R (1-D) ^ 2} - \ frac {V_ {S}} {2L} DT = I_ {avg} -ΔI_ (L) $ $

$$ I_ {max} = D \ frac {V_ {S}} {R (1-D) ^ 2} + \ frac {V_ {S}} {2L} DT = I_ {avg} + ΔI_ (L) $ $

Tādējādi

$$ ΔI_ (L) = \ frac (V_ (S)) (2L) DT $$ (1. līmenis)

Arī

$ $ ΔI_ (L) = ∈ I_ (L) $$ (2. vienādojums)

Tādējādi vajadzīgo induktivitātes vērtību no 1. Un 2. Vienādojuma norāda ar

$$ L = \ frac {V_ {S} DT} {2∈I_ {L}} $ $

Indukcijas strāvas RMS vērtība trijstūra viļņa gadījumā tiek dota ar šādu izteiksmi:

$ $ (I_ (Lrms)) ^ 2 = (I_ {avg}) ^ 2+ \ frac {1} {12} (I_ (pp)) ^ 2 = (I_ (in)) ^ 2+ \ frac {1 } {12} (ΔI) ^ {2} $ $

$ $ \ Rightarrow I_ (Lrms) = \ sqrt {(I_ (Ldc)) ^ 2+ \ frac {1} {12} (2ΔI_ (L)) ^ 2} $ $

RMS sprieguma attiecība pret induktors tiek norādīta ar

$$ V_ {Lrms} = \ sqrt {{DV_ {S}} ^ 2+ (1-D) (V_ (O) -V_ (S)) ^ {2}} $$

4. attēls. Barošanas strāva, diodes strāva, induktora strāva un induktora spriegums attiecīgi (Boost Converter)

Ja pārveidotāja frekvence nav mazāka par šķietamo frekvenci, kas iegūta no šādiem izteicieniem, tā ir vissliktākā frekvence.

$$ f_ {apparent} = \ frac {V_ {Lrms}} {2πL} $ $ ir spēkā zema frekvences diapazonam ar zemu vējainstrumentu zudumiem un d <1.6δ. Ievērot aizpildījuma koeficientu F C saskaņā ar vadītāja tipu (apaļš vads vai litz vads). Tagad mums ir visi ieejas parametri, izstrādājot induktors. Mēs varam noteikt galvenos parametrus A C ', A W, un l meanT, izmantojot tālāk norādītos ierobežojuma vienādojumus.

$$ NI_ {m} ≈B_ {m} A_ {C '} R_ (g) = \ frac {B_ {m} A_ {C}} l_ {g}} {μ_ {O}} $ $

$$ R_ {w} = \ frac {ρl_ (wr)} {A_ (C)} = \ frac {ρ N l_ (meanT)} {A_ (C)} $ $

$$ L = \ frac {N ^ {2}} {R_ {g}} = \ frac {μ_ {O} A_ (C ') N ^ {2}} {l_ {g}} $ $

$$ F_ (C) A_ (W) \ approx NA_ (C) $ $

Pēc tam mēs saņemsim vajadzīgo gala apjomu. Tagad mēs varam arī palielināt skaļumu ar atbilstošu materiāla jaudas blīvumu noteiktā frekvencē, lai izmērītu kodola zudumus. Jaudas blīvumu mēra pēc parauglaukuma starp jaudas blīvumu noteiktā frekvencē un ražotāja norādīto magnētiskā plūsmas blīvuma izmaiņām. Flux blīvuma izmaiņas mainās šādi:

$$ ΔB = \ frac {V_ {L}} {N_ {1} A_ (C ')} (DT) $$

Mēs varam nolaidības dēļ zaudēt pamatcauruļu, ja tas ir salīdzinoši mazāks par vara zudumu, un izmantot materiālu, kam ir lielāks sirds zudums un augsts piesātinājuma plūsmas blīvums. Tas noved pie mazāka izmēra induktors kodols.

Saistītā induktora dizains divu izvades pārveidotājam

Apvienotajiem induktoriem ir vairāki aptinumi, kas uzvilkti vienā un tajā pašā kodolā, lai iegūtu lielu induktivitātes vērtību kopējā režīma strāvē, bet induktīvā zemā vērtība diferenciālā režīma strāvai. Savienotajiem induktoriem ir zemāka noplūdes induktivitāte un maiņstrāvas zudumi. Apsveriet savienotu induktors, kā parādīts attēlā:

5. attēls. Saistīts induktors

L1 un L2 apgriezienu skaitam jābūt tādam pašam, lai saglabātu voltāžas un līdzsvara stāvokli. Magnetizējošo lauku veido strāvu summa, ti, i 1 + i 2, kas plūst caur serdi. Noplūdes lauku veido strāvu starpība, ti, i 1 -i 2, kas plūst caur gaisu. Tālāk ir sniegta shēmas diagramma divu izejas priekšu pārveidotājam, kas izmanto saistītu induktors.

6. attēls. Dinamiskā pārveidotāja ķēde

Kopējā režīma strāva

$ $ i_ {c} = \ frac {i_ {1} + i_ {2}} {2} $ $

Diferenciālā režīma strāva

$ $ i_ (d) = \ frac (i_ (1) -i_ (2)} (2) $ $

Šīs strāvas abas ietekmē svārstību strāvas zudumus.

Kopējā režīma induktivitāte

$$ L_ (c) = \ frac {{N} ^ 2} {R_ (m)} = P_ (m) {N} ^ 2 $$

Diferenciālā režīma induktivitāte

$$ L_ (d) = \ frac {{N} ^ 2} {R_ (O)} = P_ (O) {N} ^ 2 $$

Šeit Pis ražotāja sniegtā caurlaidība un R ir nevēlēšanās. Parastā režīma strāvas gadījumā savienoti induktori darbojas līdzīgi kā divi induktori L 1 un L 2 . Diferenciāļa režīmā savienoti induktori darbojas kā transformators. Pašreizējā plūsmā caur L 1 un L 2 pastāv ievērojams DC komponente, kas izraisa kodola neto magnetizāciju.

$$ H (t) = \ frac {N_ {1} i_ {1} (t) + N_ {2} i_ {2} (t)} {l_ {C}} \ frac {R_ {m}} {R_ {m} + R_ (O)} $ $

Tiek izmantota līdzīga konstrukcijas procedūra ar viena vijuma filtra induktoru.

Atgāzu transformatora konstrukcija CCM

Flyback transformators darbojas kā induktors, kam ir divi tinumi, kur tikai viens no tā tinumiem pārvadā strāvu noteiktā laikā. Flyback transformators uzglabā enerģiju un atbrīvo to vēlāk, kam ir nepieciešama gaisa sprauga. Tā kā abiem aptinumiem ir pašreizējais alternatīvi pat ar nepārtrauktiem kopējiem ampēri pagriezieniem, augsta maiņstrāvas tinuma zudumi ir saistīti ar flyback pārveidotāju neatkarīgi no tā darbības režīma. Pamatblīvums ir atkarīgs no transformatora magnetizējošās strāvas I m un parasti ir ievērojams pārtraukuma vadīšanas režīma gadījumā.

CCM konversijas koeficients pārveidotājam ir:

$ $ \ frac {V_ {O}} {V_ {S}} = \ frac (D) {1-D}. $ $

Par vēlamo darba ciklu un nominālo barošanas spriegumu sākotnēji gaidāmo pārrēķinu koeficientu aprēķina šādi:

$$ n = \ frac {v_ {s}} {{v_ {o}} ') \ frac {D} {1-D} = \ frac {N_ {1}} {N_ {2}} $$

kur v o 'ir spriegumu summa pāri slodzei, slēdzis, taisngrieža un vara zudumi, kas minēti sekundārajā pusē. Mums pat ir jāredz maksājuma attiecība DC un AC komponentu sliktākajā gadījumā. Lai optimizētu dizainu, var mainīt darba cikla un pagriešanās attiecību. Izmantojot datu lapu, mēs varam izvēlēties konkrēto materiālu saskaņā ar atbilstošām specifikācijām.

Attēls 7. Circuit for Flyback Converter

Core zudumi ir niecīgi, un plūsmas blīvumu ierobežo kodola piesātinājums. Tīkla lauks kodolā ir magnetizējošās strāvas un noplūdes lauka summa. Magnetizējošais lauks tiek izmantots enerģijas uzglabāšanai un galvenokārt darbojas kā induktors, kamēr noplūdes lauks darbojas kā transformators.

$ $ B_ (n) (t) = B_ (m) (t) + B_ (l) (t) $$

Magnētiskā plūsmas blīvuma izmaiņas var iegūt ar $ $ ΔB_ (m) = \ frac {B_ {m} ΔI_ (m)} {I_ (sc)} $ $

Šeit I sc ir īssavienojuma strāva, kas ģenerē maksimālo plūsmas blīvumu.

Pagriezienu skaits sekundārajā pusē tiek norādīts ar

$ $ N_ {s} = \ frac {LΔI_ {m}} {ΔB_ (m) A_ (c)} $ $

Tādējādi var aprēķināt atbilstošos pagriezienus sekundāram. Izvēlieties korpusa formu un tā veidu, izmantojot ražotāja norādījumu. Pamatojoties uz to, mums ir nepieciešams aprēķināt termisko pretestību, vadītāju izmēru, gaisa spraugas garumu, likvidācijas zudumu, DC un maiņstrāvas zudumus.

8. attēls. Ievades sprieguma, izejas sprieguma, magnetizēšanas strāvas un diodes strāvas viļņu formas Flyback pārveidotājam