Использование беззазорного трансформатора во Flayback, Насколько приемлемо. В каких случаях. Опции

[mamadu]

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

[subver]

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?

[mamadu]

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?

[Methane]

Допустимо ли применение беззазорного трансформатора в импульсном Flyback преобразователе?

нет.

Какие существуют при этом риски? Как правильно посчитать?

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.

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" EFD24 (естественно - зазорный).
Применение мелкого сердечника с переходной платой - признано необоснованным.
Поэтому имеем большой габарит и крошечную мощность. Поэтому хочется - намотать поменьше на беззазорном сердечнике.

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

[sup-sup]

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" EFD24 (естественно - зазорный).
Применение мелкого сердечника с переходной платой - признано необоснованным.
Поэтому имеем большой габарит и крошечную мощность. Поэтому хочется - намотать поменьше на беззазорном сердечнике.

???

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

[mamadu]

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

[sup-sup]

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.

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

[mamadu]

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

[Methane]

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.

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

[sup-sup]

...?

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

[mamadu]

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.

[Microwatt]

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?

[tyro]

..., Вы, образно говоря, ересью в храме источников занимаетесь.
Практически невозможно построить обратноходовик на моточных без зазора.

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

[Serg SP]

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

[Methane]

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.

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.

[tyro]

To tyro
Если Вы имеете ввиду сердечники из материалов типа пермаллоя и альсифера, то у них есть зазор, только он распределённый.

Не только, например Карбонильное железо. Разговор о "распределенном зазоре", на мой взгляд, - в пользу бедных, поскольку он отсутствует в расчетах и физически его не увидеть.

[Methane]

Не только, например Карбонильное железо. Разговор о "распределенном зазоре", на мой взгляд, - в пользу бедных, поскольку он отсутствует в расчетах и физически его не увидеть.

Не понял я вашей мысли. ОН присутсвует через магнитную проницаемость материала. Чем магнитная проницаемость меньше, тем зазор больше.

[tyro]

Не понял я вашей мысли. ОН присутсвует через магнитную проницаемость материала. Чем магнитная проницаемость меньше, тем зазор больше.

Тогда я присутствую в правительстве, поскольку голосовал за президента. Вы в какой либо формуле расчета, например дросселя, учитываете непосредственно этот распределенный зазор или хотя бы можете определить какой он (этот зазор) величины у какого-либо конкретного сердечника? Или может быть заказываете сердечник с таким-то определенным распределенным зазором? Каким образом получаются те или иные свойства материалов это вопрос производителя/разработчика этих материалов (хотя знать это, на мой взгляд, очень даже не вредно). Вот собственно что я имел в виду.

[Methane]

Я понял что вы из правительства.

[musa]

Не понял я вашей мысли. ОН присутсвует через магнитную проницаемость материала. Чем магнитная проницаемость меньше, тем зазор больше.

Ну выразился человек немного не корректно. Просто параметры сердечника таковы что зазор ему ненужен. Причём сердечник выбирается под ваши задачи. Расчёт ведётся по обычным формулам без всякой экзотики.

Металопорошковые сердечники не очень распространены в том смысле что их нельзя просто пойти и купить, в отличие от ферритов. Поэтому проще сделать зазор в феррите

[Methane]

Ну выразился человек немного не корректно. Просто параметры сердечника таковы что зазор ему ненужен. Причём сердечник выбирается под ваши задачи. Расчёт ведётся по обычным формулам без всякой экзотики.

Особенности материала нужно учитывать.

Металопорошковые сердечники не очень распространены в том смысле что их нельзя просто пойти и купить, в отличие от ферритов. Поэтому проще сделать зазор в феррите

То потому что Москва стремительно повторяет путь США только в мелком масштабе. Сначала в США шла разработка софта, сидели анжинеты и было размещено что-то технологичное. Потом оказалось что инженеров дешевле держать в Индии, а заводы в Малазии. Вот и в Москве скоро уже полностью одни банки остануться, да КБ всяких там "Булава-делателей", состоящих из стола, секретутки и телефона к Путину.
http://e-voron.dp.ua/catalog/010190
http://ferrite.com.ua/powder_cores/iron_powder.html

[rudy_b]

Вот тут лежит прога, в которой можно посчитать. Если понравится - запихните куда-нибудь в правильное место на FTP форума, я в нем не очень ориентируюсь. Прога фришная, писал под себя, долго и по кускам, посему интерфейс кривоват. Что непонятно - спрашивайте.

[sup-sup]

Вот тут лежит прога, в которой можно посчитать. Если понравится - запихните куда-нибудь в правильное место на FTP форума, я в нем не очень ориентируюсь. Прога фришная, писал под себя, долго и по кускам, посему интерфейс кривоват. Что непонятно - спрашивайте.

Вот это Новогодний Подарок!!!
Огромное спасибо!!!
Первое впечатление - отличный инструмент и для конкретных расчетов и для развития.