Нужен совет в выборе магнитопровода или готовой катушки. Проектируется преобразователь 70 в 50v, рассчитанный на ток 50А.
Смотрел автомобильный dcdc 24->12v на 20А. В нем используется катушка, формой похожая на катушку с припоем.
Размеры: 20/35мм внутренний/внешний радиус. Высота: 19-28мм (намотка/внешняя). Магнитопровод ток не проводит (>10Мом). Намотано 15 витков провода 3мм, индуктивность 33мкГн.

Частота преобразования не критична, лучше 15-200кГц.

Какой материал (марку) сердечника нужно использовать? Как я понимаю нужен материал из ферритовой крошки невысокой проницаемости, ибо пляски с зазорами - геморрой еще тот.
Может плохо смотрел и продаются готовые катушки?

Не. "ферритовые крошки" и прочая экзотика не пройдут.
Ворота 15-200кГц тоже.
Готовых "с полки" таких дросселей почти наверняка нет.
Сердечник с зазором - то, что нужно, геморрой как раз с магнитопроводом в виде бесформенного куска.
Для расчета нужно знать более точно (+-10%) рабочую частоту и топологию источника.
Чтобы ответить более конкретно...
Для рабочей частоты 50кГц, топология понижающий стабилизатор ориентировочно:
Дроссель 15мкГн 60А
Сердечник Е55/28/21 материал N87 зазор 1.6мм 10 витков провода общим сечением порядка 10-12мм кв.
Возможны варианты на других сердечниках, но размер приблизительно такой же.

Главное, нужно понимать, что спроектировать 2.5 киловаттный источник совершенно без знаний и опыта Вам не по силам. Не в обиду будь сказано.

Microwatt, спасибо за ответ. Задача вроде несложная - погасить 20 вольт с помощью ШИМа и индуктивности. 15-200кГц - это не ворота, а любая наиболее подходящая частота для преобразования из этого диапазона. С готовой катушкой из автомобильного преобразователя всё прекрасно работало на токе 20А.

Хм.. теоретически , мелом на доске - да, что 0.5А, что 5, что 50 - провод потолще, катушка побольше.
Но в железе... Вы столкнетесь с конструктивными трудностями о которых пока даже не подозреваете.
Для старта и в 50-ваттнике есть с чем поработать. А уж 2500ватт....сложно.
Это работа длиною в год минимум. Две трети времени уйдет на учебу, чтение разных статеек по DC-DC.
Потому что первый, сгоряча скрученный источник, может заработать. Так, примерно до конца рабочего дня.
А с утра - разбор полетов по новой.
Я искренне желаю таким людям успеха, просто предупреждаю, что идти к нему дольше, чем вначале кажется.

Чего все так на феррите зациклены.

Есть еще пермаллой (порошкообразный). Например наш МП140, МП60.
Отличные сердечники для катушек, работающих с подмагничиванием. И с зазорами париться не надо.

Не вижу там ничего отличного.
Проще вставить прокладку меж половинками магнитопровода, чем мотать втрое-четверо больше витков.
Хотя, на больших токах и очень маленьких индуктивностях может и МП140 сгодится.

На такую мизерную мощность (3 кВт) на 15 кГц подойдёт железо с зазором, обмотка - лента, на высокие - лента между ферритовыми пластинами, или вообще воздушный (без сердечника).

Не, железо - для неслабонервных... Его для 15 кГц еще поискать хороооошо нужно. Обычное 50Гц уже на 1500Гц скиснет.
А вот воздушная катушка , может и стоит посчитать. Габаритом со стакан может и получится если частоту чуть повысить. Но у нее поля рассеивания большие. Все болты и гайки в окрестностях греться будут.
А чем все-таки плох нормальный, параметризованный, доставабельный феррит? Или никак по-другому, как только распиливать надфилем бабушкину швейную машинку?

Я эти катушки всегда в PSpice сначала прогоняю, в нем же и зазор сразу подбирается и чтобы не насыщался сердечник при рабочем токе, ну и запас по намагничиванию имел, и ошибка в индуктивности между моделью и после изготовления меньше 10% получается, поначалу специально перемеряли и сравнивали.

Где-то полгода назад сам был в легком шоке, когда дроссель сделали на сердечнике ОСМ 160 на частоту 70кГц, фильтр после выпрямителя, ток 160А, кратковременный до 250А(2-5сек), и он работал и не грелся, и фильтровал как надо, если верить осциллографу. А впервые такой фокус увидел на китайских инверторах, сначала посмеялись, а потом решили проверить.

Да, в сварочниках ставят и воздушные и железные дроссели. Но там . возможно, кое-какое сглаживание в токовом режиме дуги проходит. А тут энергозапасающий дроссель нужен. с малыми потерями в материале сердечника.

Железо кстати и в 1кВт BLDC моторах используют, работает всё от ШИма на 14кГц с нормальным КПД. Работают в режиме запасания энергии. Стоят стальные изолированные пластины. На частоте более 15кГц (17 например) ощущается падение характеристик. Частоты ниже - без проблем, но ощущается несколько процентов подъем именно на 14кГц.
В моем случае наверное лучше феррит, т.к. вес и габариты критичны. Куда копать теперь понятно, будем экспериментировать.

Проверял-то не на дуге, а на резистивной нагрузке. Возникает ощущение, что там как-то сказывается влияние магнитного зазора да и индуктивности рассеяния наверное тоже, поэтому суммарная характеристика имеет несколько иной вид, чем просто по упрощенной теории. Кстати, дроссель на цельном куске железа выглядел как полностью отсутсвующий, т.е. признаков индуктивности в цепи не обнаруживалось, хотя в китайских сварочниках видел дроссели, намотанные на обрезке трубы.

Индуктивность рассеивания есть у трансформатора. У дросселей нет по самой природе, это однообмоточное устройство..
Есть магнитное поле вне сердечника, иногда его называют индуктивностью рассеивания..
А сплошное железо. Да, как-то сам был удивлен, захотелось сделать дросселек с возможно большими потерями в сердечнике. Намотал на сплошном железе - вроде как его и нет вообще. Озадачило, но не разобрался.

Дык, короткозамкнутый виток.

Сам спросил, сам ответил. Приятно поговорить с умным человеком.
При моделировании эта индуктивность рассеяния выглядит как последовательная с дросселем индуктивность без сердечника.

Вы полностью правы, а в китайской трубе наверное где-то был пропил, паз, который я видимо не заметил.

Эта индуктивность не имеет физического смысла, не нужно ее в модель включать. Вы можете ее измерить численно в готовом дросселе? Тогда как же размерность в модели записать?
Трансформатор - другое дело. Там минимум две неидеально сцепленные полем обмотки.
Правда тут где-то в августе-сентябре, кажется, была тема страниц на 20. Часть людей все-таки считает, что индуктивность рассеивания у дросселя есть, только не могут дать ни физического толкования, ни как ее измерить, ни кто когда и где ее видел. Очень бурная дискуссия кончилась ничем.


Ну, что в таких случаях? "Да что ж ты раньше молчал!"

Смысл этой индуктиваности в том, что она имеет отличные от основного дросселя частотные характеристики и выглядеть это будет как сборка из 2-х последовательных дросселей, один с железным сердечником и второй воздушный. Величина воздушного дросселя грубо будет пропорциональна отношению потоков рассеяния, та часть магнитного поля, что идет по воздуху напрямую, к основному через железо. Приблизительно индуктивность воздушного дросселя можно оценить как 1-2% от полной индуктивности. Включать его в модель или нет - это зависит от цели моделирования.

Этот смысл понятен. Это остаточная индуктивность после насыщения сердечника. Можно отнести к паразитным параметрам, к нелинейной модели самого сердечника и т.п. В воздушной катушке этого нет, согласны?
Но индуктивность рассеивания - степень связи между обмотками. Ее легко измерить прямо.
Потому, эти два принципиально разных по природе параметра нужно как-то разделить, не называть одинаково.

Забавно, что Вы признаете неидеальной связь между обмотками трансформатора, а связь между между той же обмоткой и сердечником считаете абсолютной. Остаточной индуктивностью индуктивность рассеяния считается после исключения из работы сердечника (т.е. прекращения обмена энергией между обмоткой и железом) ввиду насыщения материала последнего. Другими словами, после выхода из работы сердечника только воздушный дроссель в цепи и остается, но дело в том, что и при работающем сердечнике этот воздушный дроссель никуда не девается и может скорректировать частотную характеристику дросселя. По ссылке http://www.toehelp.ru/theory/toe/lecture37/lecture37.html найденная навскидку в гугле статья с эквивалентной схемой дросселя, возможно это будет убедительнее, еще методика расчета этой индуктивности есть у Семенова, в его "Силовой электронике", хоть я и недолюбливаю этого автора.

Два последовательных дросселя = 1 с суммой индуктивностей. Это все равно, что рассматривать сопротивление резистора и отдельно сопротивление его выводов в модели.
Частотная характеристика? Да, довольно сложная, нелинейная в малом. Но паразитные емкости меж витками и слоями обмотки в дросселе гораздо больше подвигают эту АЧХ. И нелинейность материала сердечника тоже.
Да, можно выделить поток, не связанный с сердечником. Можно еще детальнее рассмотреть. Но как это влияет на свойства дросселя в целом? Вы на практике это учитываете?
Вот индуктивность рассеивания приходится учитывать, это реальная величина, влияющая на параметры схемы, требующая дополнительных компонентов. А то, что часть потока идет мимо сердечника - кому это мешает? С витками и эта часть сцеплена 100%. И как тогда жить с воздушным дросселем?

Я могу считать что по поводу физики индуктивности рассеяния мы пришли к единому мнению?

Я просто предположил, что именно эта компонента позволяет дросселю с железом на 50Гц неплохо фильтровать пульсацию 70кГц (собственно из импульсов частотой 70кГц получать средний постоянный ток).

а про ёмкость рассеяния (по аналогии ) какого мнения будете?

Если еще расскажите как ее правильно померить, что бы ее можно было учесть и внести в программу моделирования .

Да, вот это и мне непонятно. Как использовать нечто неосязаемое?
А то, что магнитный поток не весь замыкается через сердечник дросселя - да, согласен, это вроде широко известно. Качественно явление понятно, но что о количественной и практической стороне?

Ну вроде бы один вариант назвал уважаемый Microwatt, насытить сердечник дросселя и померять остаточную индуктивность. Еще можно измерить индуктивность при малых значениях магнитного поля, много меньше остаточной намагниченности сердечника (это для железа, у феррита остаточная намагниченность слишком мала, еще вариант измерять на частотах, значительно превышающих рабочую частоту сердечника, для железа наверное выше 150кГц.
Наконец, можно воспользоваться оценочными формулами, одна из которых описана у Семенова. Я скопировал это место в приклепленных файлах.

Вопрос был ребром - как померить, а не при каких условиях и тем более не рассчитать. Расскажите, как Вы собираетесь "вычленять" из измеренной суммы индуктивностей ту часть, которая замыкается вне сердечника?

Во всех 3-х вариантах приведены условия, при которых эта индуктивность остается в чистом виде, и вычленять ничего не надо. Конкретно методы измерения индуктивности можете посмотреть в курсе метрологии. Наиболее популярные - мостовой и резонансный. В первом случае мост балансируется за счет подбора образцовой индуктивности, во втором подключается образцовый конденсатор и находится частота резонанса (с помощью перестраиваемого генератора).
Да и кстати, первоначально вроде бы вообще отрицали существование такого параметра, а теперь я вроде как обязан разрабатывать методики его измерения. А всего навсего поделился некоторыми наблюдениями и в результате до чего дошел.

Чувствую, продолжение следует?

Явление остаточной индуктивности в дросселе с сердечником , наверное есть. Я могу его измерить удалив сердечник? Или как еще? Вы пытаетесь подменить измерение неявного параметра измерением общей индуктивности? Индуктивности при насыщенном сердечнике?
во-первых, насыщение сердечника - довольно условная граница.
Во-вторых - как это вообще сделать, не кивая в общем направлении в сторону метрологии?
Вы же отлично понимаете, что в науке и технике то, что не наблюдалось, не измерялось, не имеет четкого определения - не существует.
Семенов - полезная книга. Но, как всякая книга, может иметь оговорки. Сам Семенов после ее выхода сделал их немало.
Однозначно, индуктивность рассеивания - не тот параметр, который нужно или можно вычислить в однообмоточном дросселе через размеры обмотки, ее толщину и т.д.
Если Вы говорите, что при больших токах индуктивность меняется, то это называется не индуктивностью рассеивания, а нелинейностью индуктивности или магнитного материала. Может, я неверно понял?
Вас подталкивают к другому мнению через доказательство от противного. Пусть этот параметр есть. Дайте ему четкое определение и как его измерить. Настоящую индуктивность рассеивания измерить относительно просто, она имеет четкий физический смысл, вполне определенно себя проявляет, может быть учтена при расчете снабберов и т.д.
А это, эфемерное, как себя проявляет, как с ним работать на практике?
Я, Вы, Семенов и еще кто угодно могут ошибаться, добросовестно заблуждаться. Но пролиставши достаточно много литературы по источникам питания, я нигде не упомню практического расчета, учета или измерения индуктивности рассеивания однообмоточного дросселя. Чтобы люди это считали, измеряли, закладывали в приемо-сдаточные испытания, даташиты. А вот трансформаторы - как правило!

Нет там этой индуктивности, определяемой потоком, который замыкается не через сердечник, в чистом виде -это вам так хочется. Вы всерьез предполагаете, что та часть потока, которая проходила через сердечник, и собственно определяла индуктивность дросселя, при его насыщении "испарилась в никуда"?
Вообще-то здесь была тема по этому поводу, правда в названии фигурировал трансформатор (Herz на это намекал, может и название подскажет). Прочтите (если сможете все осилить) и дальше можно/лучше продолжать там, здесь это очень близко к , а правила форума надо уважать .
А вот и адрес топика: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=82175

Если хотите, то вот Вам описание измерительного стенда, сделанного на коленке. Берете дроссель с железным сердечником с Sст 5-25см2, мотаете 20-30 вит провода (можно обычная медная шинка) сечением 5-10 мм2, магнитный зазор 2-3мм (если прокладка в 2-х местах то прокладка 1-1.5мм), параллельно дросселю неполярный конденсатор 10-20мкф, последовательно с колебательным контуром резистор 1-2кОм. Всю эту сборку подключаете к выходу генератора с диапозоном частот 10-200кГц, напряжением 10-30В, параллельно к контуру осциллограф и находите частоту резонанса. Далее убираете резистор, берете стартерную 12В батарею, если не собирать коммутатор, то можно просто чиркать проводом по клемме аккумулятора, так чтобы ток в обмотке дросселя превышал 30-50А и засекаете частоту свободных колебаний контура с помощью осциллографа. Если Ваше предположение правильно и поток рассеивания никак не сказывается на работе дросселя, то частота резонанса измеренная при нулевом значении магнитной индукции в первом опыте дожна быть ниже, чем частота свободных колебаний контура при возбуждении большим током из-за того, что в нуле кривой намагничивания стали магнитная проницаемость больше, ну или хотя бы частоты должны быть равны. Что получится можете проверить самостоятельно.
И вообще, я полностью согласен с tyro что тема уже переходит в оффтоп, и с другой стороны, я не брал на себя обязательств кого-либо в чем-либо убеждать или переубеждать, поэтому я эту дискуссию заканчиваю, как бессмысленную.

Можно предположить, что частоты будут практически равны. Энергия свободных колебаний... сама энергия их запасается на 99% в сердечнике!! С чего бы это затухающие колебания сердечник насыщали? Вот если бы подключить этот дроссель к генератору с током в 100 ампер, тогда и частота вынужденного резонанса бы сместилась, поскольку сердечник был бы практически постоянно насыщен.
Ну а прекратить диспут оффтоп, так прекратить. При желании можно вернуться к уже заглохшей теме. Кажется, там начали с того как меняется индуктивность рассеивания от зазора.

..Чего мы не понимаем, нам не нужно понимать..(С)

Как-то уплыли от темы...
Проектируется преобразователь 70 в 50v, рассчитанный на ток 50А

Объясните новичку, почему распылённое железо в данном случае не рассматривается?

Да про него просто забыли
Очень даже можно применять.

Я бы обратил свой взор на http://www.rencousa.com/static/products/chokes/66001.html. Есть опыт применения. Замечательные катушки.

Да замечательные-то замечательные.... А где их взять?

Известно где. Купить. Какие проблемы? Разве что цена может не понравиться...

Ох, сколько времени прошло...
Заказывали их на сайте напрямую, успешно прислали их нам.

Насчет индуктивности рассеивания в дросселе.
1. Всякий проводник с током будет окружать вихревое магнитное поле, если ему не будет мешать другой проводник с током. И катушку с током тоже будет окружать такое поле. И частично даже проникнет в саму катушку. Я видел модельки в Фемме у Ортодокса. Напряженность такого поля определяется конфигурацией проводников и током в них. Фемм умеет ее вычислять. Можно и приблизительно - вручную, но долго. Задача - по формуле B=I*Мю/L, где Мю - проницаемость среды, B - индукция поля, L - длина магнитной линии. Если среда неоднородна(есть сердечник), то поле искажается. Сердечник действительно втягивает в себя магнитные линии, если они значительной частью идут вне его. То есть около сердечника поле меньше, чем вообще без него в в этой точке. Но все же такой путь - мимо сердечника - для магнитных линий есть, значит, они там будут.
2. Но при насыщении сердечника он выпускает втянутые линии обратно. И для нарастающего поля ведет себя так, как будто его просто нет. Так что для оценки поведения дросселя понятие индуктивности рассеивания не нужно. Нужно просто нарисовать ненасыщающуюся индуктивность - ее имеет катушка без сердечника, и насыщающуюся - тот прирост индуктивности, который дает ей сердечник. Это в первом приближении.

Все правильно, но это не индуктивность рассеивания, а поле рассеивания вне сердечника.

А разница в чем?
Есть несвязанное поле, не зависящее от эффективной проницаемости сердечника - оно и определяет индуктивность рассеивания.

Разница - в словах. На сущность процесса они мало влияют. С т. з флософии утилитаризма Ваша мысль не хуже моей, поскольку приводит(грубо) к тому же выводу - после насыщения сердечника остается та индуктивность, которую имела катушка без сердечника.

"Несвязанное" с чем? С самим собой? Или с полем другой катушки?
Если другой - да, индуктивность рассеивания. От наличия и материала сердечника не зависит. Может быть прямо измерена.
У одиночной катушки индуктивности рассеивания нет.
Есть люди не соглашающиеся с последним утверждением. Но они пока не смогли дать определение, природу или предложить количественный метод оценки этого параметра.

У дросселя индуктивности рассеяния быть не может - это абсурд. У трансформатора - да - это поле которое не образует магнитный поток в сердечнике и соответственно не наводит ток во вторичной обмотке. Если на пальцах.
Но если притягивать кота за ....... и не падать лицом в грязь вы можете представить дроссель как трансформатор с одной обмоткой или обратноходовой транс и, если надо, даже померить индуктивность рассеяния(котороая определяется полнм рассеяния).

Дроссель на обычном железе это вполне реальное устройство. Главное правильно оценивать потери - они пропорциональны току(степень не будем утоснять). Если у вас dB маленькое то и матайте на железе. Для этого даже специальное железо есть(для высоких частот) - нанокресталическое или порошковое. А вот если у ват dB большое(дает вольшие потери) - то ферритовое кольцо(или не кольцо) - ваш единственный вариант.

Это заблуждение. Воздушный трансформатор бывает? А если бывает, есть у него поток рассеяния? Или у него связь коэффициент связи 1?

Для ЛЮБОГО магнитного элемента можно выделить потоки:
- сцепленный ТОЛЬКО с обмоткой;
- сцепленный с другими контурами (для трансформатора - со вторичными обмотками, а для дросселя и трансформатора в общем - с паразитными контурами вокруг). Этот поток может замыкаться как через сердечник, так и вне него (распределение пропорционально отношению проницаемостей сердечника/окружающей среды).

То есть, при насыщении сердечника (что дросселя, что трансформатрора), нам остаются поток самосцепления обмотки (грубо говоря, воздушной катушки) + внешние потоки сцепления (в т.ч. и со вторичными обмотками для трансформатора) (опять таки с паршивой связью). Так почему для трансформатора это называют индуктивностью рассеяния, а для дросселя - нет? Если уж говорить о потоке рассеяния, то L = Фрасс/I - как называть эту величину?

А для любителей точных формулировок - укажите, пожалуйста, ГОСТ, в котором определяется термин "Индуктивность рассеяния" (я не нашел, может быть, плохо искал).

"связь коэффициент связи 1?" - не совсем понятный термин.
Да, воздушный трансформатор бывает. И у него есть ОБЯЗАТЕЛЬНО индуктивность рассеивания, как у любого другого. Возникает это потому, что обмотки разнесены в пространстве. Идеальной связи между двумя или более обмотками быть не может. Как раз на это я и обращаю внимание.
Для одной катушки совершенно безразлично как замыкается поток- через сердечник или вакуум - весь суммарный поток сцеплен с нею. Иначе, нужно ввести некоторый магнитный поток, существующий независимо от тока в катушке, нечто сверъестественное.
Нет смысла говорить об индуктивности рассеивания дросселя, катушки без сердечника или с оным, поскольку нет связи с другими обмотками, она одна и связана сама с собою идеально.
Почему эти простые доводы не убеждают? Почему их никто по сути не пытается опровергнуть, а вопрос поднимается вновь и вновь - не понимаю.
Вполне допускаю, что могу заблуждаться, но кто тогда расскажет как измерить "индуктивность рассеивания дросселя"?
То, что в ГОСТ нет строго зафиксированного термина - не довод. Сначала есть явление, потом к нему досочиняют клерки ГОСТ, а не наоборот.

- описка, следует читать "коэффициент связи равен 1"



Да, но как называть поток в дросселе, который не связан с сердечником? Может быть, Вас устроит термин "Остаточная индуктивность"?


В теории - берете катушку той же геометрии, но БЕЗ сердечника и меряете.


Без терминологии это явление можно называть как угодно, хоть проявлениями мирового эфира или торсионным полем. Давайте определяться с терминами.

Хорошо, такой поток действительно существует, кто же будет отрицать это? Но какое практическое влияние он оказывает? Приблизительно такое же, как круглый, квадратный, плоский, разомкнутый и т.п. магнитопровод. Т.е. мы понимаем, что не все замыкается через ферромагнетик.
Но что дальше? Это влияет на какие-либо параметры дросселя, пока он в линейной области? Можно измерить это количественно? Можно сказать чем грозит это для схемы в смысле электрических параметров, а не технологических , температурных и т.п.?
Можно и нужно ли ли учитывать это в построении схемы?
Вот для двух обмоток - да! Там с индуктивностью рассеивания знакомы все на практике построения обратноходового стабилизатора. И качественно и количественно.
А в однообмоточных схемах? Кто хоть раз как-то эту виртуальную индуктивность рассеивания видел, измерял, ощущал при исследовании схемы?

Из этого я делаю вывод, что Вам никогда не приходилось строить хитрых устройств с диапазоном изменения нагрузки 3-4 порядка с хорошими требованиями по стабильности тока и, соответственно, расчета и изготовления дросселей на комбинированных сердечниках (пакет колец из разных ферритов + несколько колец пермаллоя с разной проницаемостью), т. е., на холостом ходу работает феррит, с ростом тока - пермаллой, на полном токе - практически воздушная катушка.
Практически "виртуальная индуктивность рассеивания" меряется с помощью доп. обмотки (знаю, что не очень корректно!) при пропускании намагничивающего тока через основную обмотку.