Как измерить (или расчитать) индукцию насыщения ? Опции

[finemechanic]

Дан кольцеобразный сердечник. 14х9х6мм. Снаружи пластмассовая оболочка. То, что внутри неё, сильно притягивается постоянным магнитом. Намотка десяти витков даёт индуктивность 1,54 mH, что позволяет предположить магнитную проницаемость около сорока тысяч (40000). Из этого можно предположить, что сердечник - аморфный металл. Как померять или поточнее расчитать индукцию насыщения ?

[AML]

Совершенно верно - при малых токах нагрузки потери в обмотке дросселя будут определяться скин-эффектом.

Не очень понял, почему именно при малом? И насколько это существенно при малых токах?
ИМХО, провод будет считаться по пиемлемым потерям при максимальном токе. И он будет большого сечения.При минимальном токе потери в обмотке будут в сотню раз меньше. Сомневаюсь, что скин-эффект будет существенно на что-то влиять. Ведь сечение провода в этом случае будет явно избыточным.
Или это справедливо для варианта с синхронным выпрямлением?

[wim]

Совершенно верно - при малых токах нагрузки потери в обмотке дросселя будут определяться скин-эффектом.

Не очень понял, почему именно при малом? И насколько это существенно при малых токах?
ИМХО, провод будет считаться по пиемлемым потерям при максимальном токе. И он будет большого сечения.При минимальном токе потери в обмотке будут в сотню раз меньше. Сомневаюсь, что скин-эффект будет существенно на что-то влиять. Ведь сечение провода в этом случае будет явно избыточным.
Или это справедливо для варианта с синхронным выпрямлением?

Потери в обмотке дросселя складываются из потерь на постоянном токе, которые определяются током нагрузки и не зависят от пульсаций тока и потерь на переменном токе, которые определяются пульсациями тока и не зависят от тока нагрузки. В синхронном баке амплитуда пульсаций тока вообще постоянна, поскольку постоянны индуктивность дросселя и выходное напряжение.
Потери на переменном токе рассчитываются по уравнениям Дауэлла. Тут на форуме Bludger выкладывал перевод статьи "Eddy current losses...", чтобы было понятнее, я приведу оттуда готовый график. По оси X откладывается отношение эквивалентной толщины фольги (для рядовой намотки это - чуть меньше диаметра провода) к глубине скин-слоя, по оси Y - отношение сопротивления переменному току к сопротивлению постоянному. Из графика видно, что при Q>4 отношение Rac/Rdc растёт практически линейно. Т.е. увеличив диаметр "толстого" провода в 2 раза, мы уменьшим сопротивление постоянному току в 4 раза, а сопротивление переменному току - только в 2. Поэтому использовать литцендрат выгоднее, особенно, когда поджимают и габариты, и кпд.

Прикрепленные файлы

 skin.bmp ( 73.02 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1161

 

[Bludger]

Совершенно верно - при малых токах нагрузки потери в обмотке дросселя будут определяться скин-эффектом.

Не очень понял, почему именно при малом? И насколько это существенно при малых токах?
ИМХО, провод будет считаться по пиемлемым потерям при максимальном токе. И он будет большого сечения.При минимальном токе потери в обмотке будут в сотню раз меньше. Сомневаюсь, что скин-эффект будет существенно на что-то влиять. Ведь сечение провода в этом случае будет явно избыточным.
Или это справедливо для варианта с синхронным выпрямлением?

Потери в обмотке дросселя складываются из потерь на постоянном токе, которые определяются током нагрузки и не зависят от пульсаций тока и потерь на переменном токе, которые определяются пульсациями тока и не зависят от тока нагрузки. В синхронном баке амплитуда пульсаций тока вообще постоянна, поскольку постоянны индуктивность дросселя и выходное напряжение.
Потери на переменном токе рассчитываются по уравнениям Дауэлла. Тут на форуме Bludger выкладывал перевод статьи "Eddy current losses...", чтобы было понятнее, я приведу оттуда готовый график. По оси X откладывается отношение эквивалентной толщины фольги (для рядовой намотки это - чуть меньше диаметра провода) к глубине скин-слоя, по оси Y - отношение сопротивления переменному току к сопротивлению постоянному. Из графика видно, что при Q>4 отношение Rac/Rdc растёт практически линейно. Т.е. увеличив диаметр "толстого" провода в 2 раза, мы уменьшим сопротивление постоянному току в 4 раза, а сопротивление переменному току - только в 2. Поэтому использовать литцендрат выгоднее, особенно, когда поджимают и габариты, и кпд.

Это все так - с теоретической точки зрения, а практически почему то не работает. Могу продемонстрировать на примере вот этого модуля:
http://www.bourns.com/pdfs/SXT16A-12SA_longform.pdf
Там стоит индактор 1.1uH & Rdc=2.8mOhm. Обмотка выполнена медной лентой шириной 2,5мм, намотанной спиралью, т.е. с толщиной слоя 2,5мм, и Rac/Rdc будет что то порядка 20. Рабочая частота модуля - 300кил. При 5В на выходе и 12В на входе на ХХ жрет 100мА. Пульсации тока - +/-4,4А. Согласно теории потери в индакторе должны составлять примерно 350mW (ммм.. 30% от всех потерь уже не есть паталогия).
Теперь - другой вариант того же самого изделия: http://power.tycoelectronics.com/BinaryGet...89-b43b0ade4335
Там индактор с практически теми же самыми характеристиками (ну, индуктивность процентов на 10меньше, а сопротивление на стольно же поменьше), но исполнение другое - на сердечник EFD намотана лента толщиной 0,4, но "плоской" своей стороной, т.е. толщина слоя те же самые 0,4мм. Но - потребляемый ток совпадает с предыдущим ноль в ноль.
Я не поленился - запаял сначала вариант 1 индектора - на хх 84.6mA - потом второй вариант индактора - 96.2mA. То есть тот, что по теории должен быть гораздо лучше (миллиампер на 30), показывает несколько худший результат, но это можно списать на его чуть меньшую индуктивность и несколько большие потери в сердечнике...
Вообще, в промышленных баках, где борются за каждую десятку КПД, в индакторах кладут одну как можно более жирную шину, что бы дробили проводники никогда не видел. И это при том, что тэйка сама прекрасно мотает для себя индакторы - она не завязана на покупные...
Кстати, приведенный пример характерен еще и своими громадными пульсациями тока, в данной задаче как раз хотят сделать большую индуктивность, соответственно проблемы со скином мне кажутся здесь неуместными ввиду предполагаемых мизерных пульсаций тока
Не поленился -

[wim]

Это все так - с теоретической точки зрения, а практически почему то не работает. Могу продемонстрировать на примере вот этого модуля:
http://www.bourns.com/pdfs/SXT16A-12SA_longform.pdf
Там стоит индактор 1.1uH & Rdc=2.8mOhm. Обмотка выполнена медной лентой шириной 2,5мм, намотанной спиралью, т.е. с толщиной слоя 2,5мм, и Rac/Rdc будет что то порядка 20. Рабочая частота модуля - 300кил. При 5В на выходе и 12В на входе на ХХ жрет 100мА. Пульсации тока - +/-4,4А. Согласно теории потери в индакторе должны составлять примерно 350mW (ммм.. 30% от всех потерь уже не есть паталогия).
Теперь - другой вариант того же самого изделия: http://power.tycoelectronics.com/BinaryGet...89-b43b0ade4335
Там индактор с практически теми же самыми характеристиками (ну, индуктивность процентов на 10меньше, а сопротивление на стольно же поменьше), но исполнение другое - на сердечник EFD намотана лента толщиной 0,4, но "плоской" своей стороной, т.е. толщина слоя те же самые 0,4мм. Но - потребляемый ток совпадает с предыдущим ноль в ноль.
Я не поленился - запаял сначала вариант 1 индектора - на хх 84.6mA - потом второй вариант индактора - 96.2mA. То есть тот, что по теории должен быть гораздо лучше (миллиампер на 30), показывает несколько худший результат, но это можно списать на его чуть меньшую индуктивность и несколько большие потери в сердечнике...
Вообще, в промышленных баках, где борются за каждую десятку КПД, в индакторах кладут одну как можно более жирную шину, что бы дробили проводники никогда не видел. И это при том, что тэйка сама прекрасно мотает для себя индакторы - она не завязана на покупные...
Кстати, приведенный пример характерен еще и своими громадными пульсациями тока, в данной задаче как раз хотят сделать большую индуктивность, соответственно проблемы со скином мне кажутся здесь неуместными ввиду предполагаемых мизерных пульсаций тока
Не поленился -

Да, любопытно. Но, всё-таки, в первом варианте, там где лента шириной 2,5 мм, - какая толщина ленты? Во втором варианте обмотка в один слой намотана?

[Bludger]

Это все так - с теоретической точки зрения, а практически почему то не работает. Могу продемонстрировать на примере вот этого модуля:
http://www.bourns.com/pdfs/SXT16A-12SA_longform.pdf
Там стоит индактор 1.1uH & Rdc=2.8mOhm. Обмотка выполнена медной лентой шириной 2,5мм, намотанной спиралью, т.е. с толщиной слоя 2,5мм, и Rac/Rdc будет что то порядка 20. Рабочая частота модуля - 300кил. При 5В на выходе и 12В на входе на ХХ жрет 100мА. Пульсации тока - +/-4,4А. Согласно теории потери в индакторе должны составлять примерно 350mW (ммм.. 30% от всех потерь уже не есть паталогия).
Теперь - другой вариант того же самого изделия: http://power.tycoelectronics.com/BinaryGet...89-b43b0ade4335
Там индактор с практически теми же самыми характеристиками (ну, индуктивность процентов на 10меньше, а сопротивление на стольно же поменьше), но исполнение другое - на сердечник EFD намотана лента толщиной 0,4, но "плоской" своей стороной, т.е. толщина слоя те же самые 0,4мм. Но - потребляемый ток совпадает с предыдущим ноль в ноль.
Я не поленился - запаял сначала вариант 1 индектора - на хх 84.6mA - потом второй вариант индактора - 96.2mA. То есть тот, что по теории должен быть гораздо лучше (миллиампер на 30), показывает несколько худший результат, но это можно списать на его чуть меньшую индуктивность и несколько большие потери в сердечнике...
Вообще, в промышленных баках, где борются за каждую десятку КПД, в индакторах кладут одну как можно более жирную шину, что бы дробили проводники никогда не видел. И это при том, что тэйка сама прекрасно мотает для себя индакторы - она не завязана на покупные...
Кстати, приведенный пример характерен еще и своими громадными пульсациями тока, в данной задаче как раз хотят сделать большую индуктивность, соответственно проблемы со скином мне кажутся здесь неуместными ввиду предполагаемых мизерных пульсаций тока
Не поленился -

Да, любопытно. Но, всё-таки, в первом варианте, там где лента шириной 2,5 мм, - какая толщина ленты? Во втором варианте обмотка в один слой намотана?

В первом дросселе лента толщиной где то 0,3-0,4мм. Это индактор AQ5018-1R1L
http://www.inter-technical.com/datasheets/AQ50XX_SERIES.PDF
А второй - да, в один слой лента примерно 0,1*1,5мм - 4 витка. ДШ на него нет, это тэйка сама делает для себя же... Удачная констуркция - за счет малой длины витка получается хорошее сопротиление. И никакого каркаса, медяха прям в сердечник засунута.
И еще одно соображение - у нас при всех выходах пульсации тока одни и те же - но при 0,75В на выходе жрет уже всего 40mA.
Чем объяснить данный эффект - не знаю, на трансформаторах теория работает вполне адекватно, а здесь - нет...

[wim]

В первом дросселе лента толщиной где то 0,3-0,4мм. Это индактор AQ5018-1R1L
http://www.inter-technical.com/datasheets/AQ50XX_SERIES.PDF
А второй - да, в один слой лента примерно 0,1*1,5мм - 4 витка. ДШ на него нет, это тэйка сама делает для себя же... Удачная констуркция - за счет малой длины витка получается хорошее сопротиление. И никакого каркаса, медяха прям в сердечник засунута.
И еще одно соображение - у нас при всех выходах пульсации тока одни и те же - но при 0,75В на выходе жрет уже всего 40mA.
Чем объяснить данный эффект - не знаю, на трансформаторах теория работает вполне адекватно, а здесь - нет...

Пульсации тока дросселя пропорциональны выходному напряжению, при напряжении 0,75В они существенно меньше. Обратите внимание на графики 8, 9 (у них даже номера совпдают). Если считать, что пульсации выходного напряжения пропорциональны пульсациям тока дросселя, то у Bourns картина понятная - при выходном напряжении 3,3В пульсации выходного напряжения примерно на 30% больше, чем при 2,5В. А вот у Tyco при тех же условиях (3,3В vs 2,5В) пульсации возросли в 4 раза - у них явно какие-то проблемы с дросселем. К сожалению, Tyco не показала пульсаций выходного напряжения на хх (у Bourns они одинаковы, что под нагрузкой, что на хх). Если предположить, что большие пульсации тока в дросселе Tyco определяются его конструктивными особенностями, тогда результаты эксперимента можно трактовать так: более эффективная однослойная обмотка "компенсируется" удвоенной амплитудой пульсаций тока.

[Bludger]

В первом дросселе лента толщиной где то 0,3-0,4мм. Это индактор AQ5018-1R1L
http://www.inter-technical.com/datasheets/AQ50XX_SERIES.PDF
А второй - да, в один слой лента примерно 0,1*1,5мм - 4 витка. ДШ на него нет, это тэйка сама делает для себя же... Удачная констуркция - за счет малой длины витка получается хорошее сопротиление. И никакого каркаса, медяха прям в сердечник засунута.
И еще одно соображение - у нас при всех выходах пульсации тока одни и те же - но при 0,75В на выходе жрет уже всего 40mA.
Чем объяснить данный эффект - не знаю, на трансформаторах теория работает вполне адекватно, а здесь - нет...

Пульсации тока дросселя пропорциональны выходному напряжению, при напряжении 0,75В они существенно меньше. Обратите внимание на графики 8, 9 (у них даже номера совпдают). Если считать, что пульсации выходного напряжения пропорциональны пульсациям тока дросселя, то у Bourns картина понятная - при выходном напряжении 3,3В пульсации выходного напряжения примерно на 30% больше, чем при 2,5В. А вот у Tyco при тех же условиях (3,3В vs 2,5В) пульсации возросли в 4 раза - у них явно какие-то проблемы с дросселем. К сожалению, Tyco не показала пульсаций выходного напряжения на хх (у Bourns они одинаковы, что под нагрузкой, что на хх). Если предположить, что большие пульсации тока в дросселе Tyco определяются его конструктивными особенностями, тогда результаты эксперимента можно трактовать так: более эффективная однослойная обмотка "компенсируется" удвоенной амплитудой пульсаций тока.

Да, на счет пульсаций спорол-с..
Пульсации там совсем не связаны с индактором, это проблемы паразитных токов по общей земле плюс резонансные эффекты во входной цепи между кондерами на борту и внешними кондерами. В-обчем, там все хитро и гнусно и к дросселю не имеет ни малейшего отношения...
Еще раз - два индактора, и все практически одинаково, пульсции на выходе (при одинаковых условиях измерения), КПД под нагрузкой при разных выходах, и вообще все. Мизерная разница на ХХ легко объясняется немного разными потерями в сердечнике.

[wim]

Да, на счет пульсаций спорол-с..
Пульсации там совсем не связаны с индактором, это проблемы паразитных токов по общей земле плюс резонансные эффекты во входной цепи между кондерами на борту и внешними кондерами. В-обчем, там все хитро и гнусно и к дросселю не имеет ни малейшего отношения...
Еще раз - два индактора, и все практически одинаково, пульсции на выходе (при одинаковых условиях измерения), КПД под нагрузкой при разных выходах, и вообще все. Мизерная разница на ХХ легко объясняется немного разными потерями в сердечнике.

Буржуины очень въедливы в терминологии и словом "ripple" обозначают именно пульсации выходного напряжения обусловленные переменной составляющей тока в индукторе, а проявления всяких резонасно-паразитных эффектов они называют словом "noise". На приведенных в даташите Tyco графиках и по форме и по названию это именно "ripple". Объяснить четырёхкратное увеличение амплитуды пульсаций можно только нелинейной зависимостью индуктивности от амплитуды пульсаций тока.

Прикрепленные файлы

 ripple.bmp ( 122.8 килобайт ) Кол-во скачиваний: 25