Нужен прогноз по дросселю - помощь экстрасенсов., CCM Buck LED 36V 2A Опции

[stas00n]

Коллеги, хелп. Собрал протопип изделия - драйвер светодиодного прожектора, параметры следующие: Vi = 48V, Vo = 36V, Io = 2A. Buck CCM на HV9910B. fs = 120 кГц. До этого был собран такой же пред-прототип с дросселем 33 мкГн на куске того что под ногами валялось (EFD20 и проволока ПЭВТЛ2-0.5). В прототип запланировал CDRH127/LDNP-330MC [datasheet]. Решил сначала, что подойдет с запасом (в даташите декларируется Rated Current = 3.9A, а у меня Irms ~= 2.5A, Ipk = 3.5 A). Т.к. ждать образцов долго, перемотал имеющийся CDRH127 и поставил. Наивность моя заключается в том, что я 1 - поверил даташиту; 2 - пренебрег потерями на перемагничивание - CCM у меня довольно-таки "условный". Результат - перегрев дросселя до 105С при tокр = 25С, т.е. на 80C при том что режимы ни по Irms ни по Ipk ни разу не превышены. Такой перегрев неприемлем, посему ищем другой дроссель. Заказал образцы SRP1265A-330MC [datasheet] и SRP1770TA-330M [datasheet]. Все примерно равны по RDC, при этом первый, при сравнимых габаритах имеет вдвое больший "Rated" ток, второй вообще по всем показателям "жирнее", включая поверхность охлаждения и площадь, занимаемую на ПП. Материал сумидовских дросселей - феррит, борнсовских - железо.

Теперь собственно вопрос - крик о помощи. Образцы придут не раньше вторника. Стоит ли надеяться что они спасут ситуацию? Или впадать в отчаяние и искать место на плате под EFD20? Как вообще оценить потери на перемагничивание на железных/ферритовых дросселях на заданных частотах и дельте B? Вроде как дельта B будет значительно меньше Bmax - компенсирует ли это бОльшие потери в железе против феррита? В общем, экстрасенсы велкам!

[wim]

Как вообще оценить потери на перемагничивание на железных/ферритовых дросселях на заданных частотах и дельте B?

И как же Вы собираетесь оценивать "дельта B" в дросселе на гантеле?
Дроссели на гантелях это такая "вещь в себе", характеристики которой знают только производители.

[Рэт]

А как Вы дроссель считали? По исходным данным получается не 33, а 133 мкГн. Думаю, в этом проблема

[Plain]

36 В · (48 В – 36 В) / (48 В · 0,12 МГц · 2 А · 0,3) = 125 мкГн, т.е. требуется никак не меньше параллельно пары CDRH127 220 мкГн Irms=1,16 А.

[vladec]

Да и железо использовать на fs = 120 кГц наверное не стоит.

[stas00n]

И как же Вы собираетесь оценивать "дельта B" в дросселе на гантеле?
Дроссели на гантелях это такая "вещь в себе", характеристики которой знают только производители.

Собственно не нужно мне особо знать DB. Косвенно оценить можно по DI/Isat, зная что Bsat для ферритов примерно 0.3 Т. А так практически и академически было бы интересно иметь зависимость мощности потерь от I, DI и частоты...

А как Вы дроссель считали? По исходным данным получается не 33, а 133 мкГн. Думаю, в этом проблема

36 В · (48 В – 36 В) / (48 В · 0,12 МГц · 2 А · 0,3) = 125 мкГн, т.е. требуется никак не меньше параллельно пары CDRH127 220 мкГн Irms=1,16 А.

Считал на условие неразрывности тока: DI < 2 * Io. L > Vo * toff / DI. DI принял 3А, получается 25мкГн, ближайший больший "ходовой" номинал - 33. Так что да, проблема частично в малой индуктивности - большой размах тока - большие потери на перемагничивание.

[Plain]

Считал на условие неразрывности тока ... L > Vo * toff / DI, DI принял 3А, получается 25мкГн

DI это не нечто отбалдовое, а конкретные пульсации тока, типично 30%, т.е. при Iavg=2 А это 0,6 А, и таким образом получаются никакие не 25 мкГн, а аккурат в 5 раз больше, т.е. всё те же 125 мкГн.

[Ydaloj]

Да и железо использовать на fs = 120 кГц наверное не стоит.

это карбонильное железо, для высокочастотных применений. Вишей такие дроссели делает, пишет аж до двух мегагерц (IHLP***)

[stas00n]

DI это не нечто отбалдовое, а конкретные пульсации тока, типично 30%, т.е. при Iavg=2 А это 0,6 А, и таким образом получаются никакие не 25 мкГн, а аккурат в 5 раз больше, т.е. всё те же 125 мкГн.

Все так, только 30% - видимо отбалдово-практически испытанное годное значение. Но яже всех умнее и решил размахнуть током "на всю катушку" с целью минимизировать индуктивность и габарит. За что и поплатился перегревом.

[MikeSchir]

И как же Вы собираетесь оценивать "дельта B" в дросселе на гантеле?

Если предположить, что весь поток походит через сердечник соленоида (при большой проницаемости феррита погрешность будет вряд ли больше 20%), то точно так же как в любом трансформаторе, зная число витков, напряжение на обмотке и частоту (или длительности приложения напряжения).
Да, не точно! Ну оценить то можно, и я думаю не с очень большой погрешностью .
А вот индуктивность можно посчитать только по эмпирическим коэффициентам.
Да а граница разрывных токов в дросселе (пользуясь формулой приведенной Plain) будет при индуктивности ~19 мкГн.

Сообщение отредактировал MikeSchir - Mar 2 2018, 07:55

[wim]

Если предположить, что весь поток походит через сердечник соленоида (при большой проницаемости феррита погрешность будет вряд ли больше 20%), то точно так же как в любом трансформаторе, зная число витков, напряжение на обмотке и частоту (или длительности приложения напряжения).

Это не трансформатор, это дроссель, намотанный на гантеле. Для расчета амплитуды переменной составляющей индукции нужно знать магнитную проницаемость сердечника с зазором. Т.е. вопрос очень простой - чему равна длина немагнитного зазора ферритового сердечника в виде гантели? Если Вы знаете как эту величину измерить/рассчитать/оценить, поделитесь с народом - это многим будет интересно.

[stas00n]

Это не трансформатор, это дроссель, намотанный на гантеле. Для расчета амплитуды переменной составляющей индукции нужно знать магнитную проницаемость сердечника с зазором. Т.е. вопрос очень простой - чему равна длина немагнитного зазора ферритового сердечника в виде гантели? Если Вы знаете как эту величину измерить/рассчитать/оценить, поделитесь с народом - это многим будет интересно.

А в чем практическая польза расчета этого "зазора"? Например, есть заводская катушка на гантели L = 100 мкГн Isat = 1A; катушка эта имеет число витков N, например, 100. Индуктивность пропорциональна квадрату числа витков, а ток насыщения обратно пропорционален числу витков. Т.е чтобы получить 200 мкГн на той же геометрии, надо 141 виток, Isat при этом будет 0,71 А.

Кстати, моя катушка (CDRH127) - "гантель в трубе", и там при должном желании у упорстве вполне можно измерить зазор и площадь поперечного сечения штангенциркулем. Вопрос практической ценности таких измерений?

[wim]

при должном желании у упорстве вполне можно измерить зазор и площадь поперечного сечения штангенциркулем. Вопрос практической ценности таких измерений?

Я же сказал уже - для дросселя на гантеле никакой ценности. Для сердечников с небольшим зазором относительная магнитная проницаемость примерно равна отношению средней длины магнитной линии к длине зазора. Таким образом, зная длину зазора, можно примерно рассчитать постоянную составляющую и амплитуду переменной составляющей индукции в дросселе. Для гантелей эта простая формула не работает, потому что длина зазора соизмерима с длиной магнитной линии. А для расчета потерь нужно еще знать удельные потери в феррите и объем сердечника. Простым штангенциркулем не обойтись.

[Ydaloj]

аннет, верно всё

[Plain]

с целью минимизировать индуктивность и габарит

Это можно сделать только повышением частоты, все другие хотелки самообман. Да и вообще, БП на 72 Вт на какой-то одной фитюльке — элементарной здравый смысл должен был включить сомнения.