Допустимо ли применение беззазорного трансформатора в импульсном Flyback преобразователе?
Какие существуют при этом риски? Как правильно посчитать?

Ситуация следующая. Есть желание На базе 25-ваттного источника (с использованием его печатной платы и упрощением) разработать 3.3V100mA - источник. Плата разведена естественно под "большой" EFD30 (естественно - зазорный).
Применение мелкого сердечника с переходной платой - признано необоснованным.
Поэтому имеем большой габарит и крошечную мощность. Поэтому хочется - намотать поменьше на беззазорном сердечнике.

???

Сообщение отредактировал mamadu - Dec 10 2010, 14:05

Посчитайте максимальную индукцию для вашего режима, если есть приличный запас до индукции насыщения - используйте.
С другой стороны, что мешает намотать на том же самом сердечнике?

Ничего не мешает. Мотать меньше.
Я в магнетизме - пока не понимайт. Ток через индуктивность посчитать могу. Поэтому и спрашиваю.
Какая-то остаточная намагниченность ещё бывает.
Она чего - накапливается с годами?

нет.


Существует риск, что в насыщение войдет.

Зазор, в сердечнике не только для крастоты. В нем еще собственно энергия и накапливается, и кроме всего прочего, зазор обеспечивает стабильность индуктивности сердечника.


Сделайте хотя бы 0.1мм зазор, посчитайте индуктивность, и намотайте. Хочется мотать меньше, можете еще и частоту поднять.

Если не уменьшать витки, то уменьшение мощности будет пропорционально увеличению индуктивности без зазора по отношению к сердечнику с зазором (можно посмотреть по datasheet AL и посчитать отношение).
А уменьшение витков заставит уменьшить пропорционально этому длительность импульсов, что также пропорционально уменьшит возможную мощность.
В Вашем примере общий коэффициент понижения мощности 75, что вполне подходит.
Если отношение индуктивности одного витка (без зазора и с зазором), допустим, равно 10, то можно уменьшить в 7 раз число витков. Но, скорее всего, это невозможно из-за укорочения максимальной длительности импульсов в эти же 7 раз. То есть, надо посмотреть на что способен контроллер и силовой ключ. А также убедиться в возможности контролировать ограничение тока.

Сообщение отредактировал sup-sup - Dec 10 2010, 12:39

Чёт всё запущенно как-то.
Давайте по другому.

Что-то мне подсказывает, что для конкретного беззазорного EFD-30 (N-87) существет накая сумма токов во всех витках, при которой он (сердечник) входит в насыщение.
Если я прав, - не могли бы вы подсказать мне эту величину (прямо в амперах). Потому, что ни где её взять, ни как получить - я не врубаюсь.
А какой у меня получается ток и в каком количестве витков - я уж как-нибудь определю.

Сообщение отредактировал mamadu - Dec 10 2010, 14:19

Все это легко вычисляется по знаменитой формуле UT=LI=BSn.

Вы молодец, очень образованный человек и можете легко вычислять разные вещи по разным формулам.
Вы удовлетворены?

Сообщение отредактировал mamadu - Dec 10 2010, 15:00

http://ferrite.com.ua/user_files/File/lite...literature7.zip
Все очень доступно.

Извините, было мало времени, ответил кратко.
Но без освоения приведенного выше уравнения никак не понять как обращаться с трансформаторами.
Ток тут ни причем (не совсем при чем).
В первую очередь нужно не превысить допустимую индукцию в феррите, а для этого нужно не превысить допустимую вольт-секундную площадь импульса U*T. Это и для сердечника с небольшим зазором и для сердечника без зазора.
Мы (вернее, Вы) знаем напряжение питания (значит и амплитуду напряжения) и длительность импульса (максимально возможную). Перемножаем их и получаем, например 300V*2us=600 V*us.
Дальше, мы знаем сечение феррита, а Вы знаете количество витков в первичке. Из этого всего мы можем найти индукцию (без учета остаточной индукции) в конце импульса. B = U*T/S*n. Допустим у нас в первичке 30 витков. B=(300*2*10^-6)/(69*10-6*30) = 0.29 [T] (в Тесла). Индукция как и ток нарастает линейно от начала импульса к его концу. Какой ток будет к концу импульса мы можем узнать из индуктивности также используя известное уравнение U*T=L*I --> I=U*T/L.
Так как индуктивность при тех же витках с сердечником без зазора в 10-20 раз выше индуктивности с зазором и ток получится в 10-20 раз меньше при той же длительности импульса. А увеличивать длительность импульса нельзя из-за превышения индукции (ведь витков столько же). С уменьшением витков ситуация еще хуже. Но если не подрегулировать схему (она ведь рассчитана на ограничение тока с зазором, то есть значительно большего тока, чем будет без зазора), то работа будет не в режиме. Скорее всего, будет свист или щелчки при включении и выключении.
Таким образом, ток, при котором сердечник без зазора войдет в насыщение, будет во столько же раз меньше тока, вводящего в насыщение сердечник с зазором. Это отношение токов будет равно отношению индуктивности без зазора к индуктивности с зазором. И это все справедливо при прочих равных условиях (число витков, длительность прямого хода, напряжение питания), чтобы соблюсти которые нужно, как минимум, пропорционально ограничить ток в схеме.
Из того же уравнения (LI=BSn) можно посмотреть и ток (I = BSn/L), при котором достигается индукция B. При сечении феррита S, числе витков n и индуктивности L (с зазором или без). В нашем примере (феррит без зазора): I = 0.3*69*10^-6*30/(2.05*10^-6*30*2)=0.336 [A] - при таком токе индукция будет 0.3 Тесла (сечение керна = 69 мм^2, число витков = 30, индуктивность одного витка = 2.05 мкГ). Нельзя допускать тока подмагничивания больше, чем 366 мА.
Я, например, просчитываю для проверки BSn (у нас получается 0.3*69*30 = 621) - это и есть вольт-секунды U*T и говорит о том, что импульс амплитудой 310V может быть длительностью не более 2 мкс - дальше индукция превысит установленный нами порог 0.3 Тесла. А ток за эти 2 мкс линейно вырастет до величины I = U*T/L = 621/1845 = 336 [mA].
PS: Это уже было никакое не объяснение. А 'обсасывание' одного и того же с разных сторон. Полезно для перепроверки.

Сообщение отредактировал sup-sup - Dec 10 2010, 22:21

to sup-sup:
Спасибо за подробные объяснения. ))
Правда, если бы вы сказали, что то-то вроде: Для вашего сердечника сумма токов во всех витках не должна превысить (0,3T*69mm)/(1.257*1610) ≈ 10A, - мне было бы понятнее.

to Methane:
Да, спасибо. Всё срослось.

Для тех кто может проверить:
При Le=68mm, μe=1610 и макс индукции 0.2T я имею максимальное произведение тока на количество витков при котором наступит насыщение = 6,72A.

Если с ростом числа витков допустимый ток уменьшается линейно, а индуктивность растёт в квадрате, то увеличивая N витков - я увеличиваю время через которое при открытом ключе сердечник насытится. Т.к. t=IL/U.

Если ключ и контроллер обеспечивают время открытого ключа хотя бы 2μs,
то мне достаточно 80 витков при которых я буду иметь:
Ток насыщения Iн = 6.72/80 = 84mA
L = (80^2)*2050nH = 13mH
и время до насышения при Uвx=620V, t = 1.76μs.
Осталось объяснить контроллеру, что нужно чаще долбить импульсы вместо того, чтобы пытаться вдуть в сердечник побольше в течение одного.


Вообщет контроль тока в моём UCC28600 предусмотрен, но я его пока только как аварийный шутдаун рассматривал.
Короче надо пробовать.

mamadu, Вы, образно говоря, ересью в храме источников занимаетесь.
Практически невозможно построить обратноходовик на моточных без зазора. Это все равно, что сделать конденсатор без обкладок, из одних выводов. Демонстрационный или сигнальный блокинг-генератор так получается, а источник - нет.
Тема с самого начала бесперспективна, как мне кажется.
А кто Вам запретил делать зазоры? Почему нельзя почитать как устроен обратноходовик и сделать, как многие миллионы их сделаны?

Microwatt, не буду образно говорить, и так все понятно, но похоже, что Вы кроме феррита других материалов не знаете. Так что не надо обобщать.

To tyro
Если Вы имеете ввиду сердечники из материалов типа пермаллоя и альсифера, то у них есть зазор, только он распределённый.
Кстати, пользуясь случаем, хотел бы спросить у коллег, почему никогда в описании построения обратноходовых источников не предлагается использовать сердечник из альсифера? Стоит недорого. Потери будут, конечно, выше, чем у пермаллоя, зато по стоимости фору даст.

Сообщение отредактировал Serg SP - Dec 14 2010, 03:12

Они хорошо работают при сравнительно небольшом изменении магнитной индукции. А вообще, никто не машает. В журналах "Радио" довольно часто делали, если мне склероз не изменяет.