Tôi có thể xây dựng một SMPS tần số cao bị nghẹt ra khỏi một cuộn dây tùy ý không?


7

Giả sử tôi muốn xây dựng bộ chuyển đổi tăng tốc chạy ở 100 kHz, với điện áp đầu vào là 600VDC và dòng điện đầu vào là 100 amps. (Đây là giả thuyết, tôi biết các chất bán dẫn liên quan sẽ là kỳ lạ.) Tôi cần một cuộn cảm khá tùy chỉnh để làm điều đó; thép nhiều lớp có thể sẽ không xử lý được loại tần số đó, và không có nhiều thứ có sẵn trong dải công suất và tần số này. Vì vậy, tôi sẽ xây dựng của riêng tôi! Cái gì có thể đi sai?

Một cách có thể để xây dựng một cuộn cảm để xử lý việc này là sử dụng lõi không khí. Không có tổn thất cốt lõi nếu không có cốt lõi! Không có vấn đề tìm nguồn cung ứng thành phần, ít kiến ​​thức về từ tính cần thiết. Mặt trái rõ ràng là tôi sẽ cần nhiều vòng dây hơn, âm lượng lớn hơn trong khung máy của mình, sẽ có điện trở giảm cao hơn trên đường dẫn ... vì vậy có lẽ đó không phải là một cách tiếp cận hiệu quả về chi phí. Nhưng hãy giả sử nó là một lúc.

Vì vậy, bây giờ tôi đang xây dựng một lõi không khí bị nghẹt ra từ thứ gì đó như cáp hàn 6AWG. Tất nhiên, hiệu ứng da sẽ giết chết tôi, vì vậy tôi thực sự cần một số loại dây phẳng tương đương hoặc giấy bạc nặng. Các tính toán điện cảm rất đơn giản, chỉ là vấn đề của lượt và hình học. Nhưng điều gì sẽ xảy ra khi tôi thực sự cố gắng chạy nó trong bộ chuyển đổi tăng giả thuyết của mình? Tôi có dễ bị hỏng cách điện không? Tôi có cần phải tẩm chân không toàn bộ với vecni để tránh điều đó không? Có một số vấn đề đáng tin cậy khác với những gì tôi đang mô tả?

Về cơ bản tôi đang hỏi, tôi có thể sử dụng ma thuật đen nào khi chạy dòng điện cao, điện áp cao tần số cao?


chắc chắn điện áp sẽ cho bạn biết cách điện độ dày tối thiểu bạn sẽ cần, nhưng chắc chắn bạn có thể làm một số bộ chuyển đổi fly-back dựa trên biến áp điên?
KyranF

Chà, trong giả thuyết này, tôi không thực sự có mục tiêu cho bộ chuyển đổi. Nó chỉ là một ví dụ để tôi có thể hiểu được các hiệu ứng vật lý không lường trước được trên dây khi nó bị lạm dụng theo cách như vậy.
Stephen Collings

Lời khuyên của tôi là để điều này cho thuận! Các nhà sản xuất linh kiện từ tính sẽ rất vui mừng khi xây dựng cho bạn một giải pháp tùy chỉnh phù hợp với ứng dụng của bạn. Bạn chỉ cần cung cấp tần suất hoạt động, chế độ hoạt động (DCM, CCM, v.v.) và một số thông số khác mà bạn có thể không quen thuộc. Thành thật đó là đặt cược tốt nhất của bạn, nếu không bạn có nguy cơ phá hủy rất nhiều thiết bị điện tử và thời gian.
Jeff Waterman

Điện trở AC (da và vùng lân cận) và DC sẽ là kẻ giết người đối với lõi không khí. Ferrite sẽ ổn ở 100kHz, nhưng bạn vẫn cần một lõi thực sự lớn. Một sự gia tăng có lẽ không phải là cấu trúc liên kết tối ưu ở đây. Lõi không khí đôi khi được sử dụng trong các bộ biến tần thực sự cao (ví dụ 10 MHz), nhưng mức năng lượng thấp hơn nhiều.
John D

@StephenCollings Điện áp đầu ra mong muốn của bạn là gì? Ngoài ra, một cách để đối phó với hiệu ứng da là cuộn dây song song nhiều dây thay vì một dây đo nặng. Ngoài ra còn có dây Litz .
Nick Alexeev

Câu trả lời:


1

Có, bạn có thể sử dụng một cuộn dây có lõi không khí. Nhưng có một số vấn đề.1 bạn sẽ muốn che chắn nó vì EMC và nó có thể làm hỏng các phần khác của mạch điện của bạn. Cuộn dây bị hỏng của nó sẽ tệ hơn so với cuộn dây ferrite. làm một cuộn dây không khí hình xuyến mà tôi chưa thực hiện, bạn sẽ có điện trở kém hơn với tỷ lệ tự cảm mà ở 100KHz sẽ bị tê liệt.2 Cuộn SMPS thực của bạn mang dòng tải DC và một số dòng điện AC. Dòng điện AC làm nóng dây hơn dự kiến do hiệu ứng da và độ gần. Trên thực tế có thể thiết kế một cuộn dây có điện trở AC gấp 10 đến 100 lần điện trở DC của nó. Vì vậy, bạn phải thiết kế cho điện trở AC thấp. Dây điện, Lớp đơn, Kích thước Brooks, Khoảng cách lần lượt là một đường kính dây là một số trong những điều được chấp nhận để giảm thiểu điện trở AC.Tầm quan trọng của công cụ điện trở AC này phụ thuộc vào dạng sóng bộ chuyển đổi của bạn. Bạn có thể thiết lập bộ chuyển đổi của mình để giữ tỷ lệ dòng điện AC và DC hợp lý.3 cuộn dây của bạn sẽ lớn hơn một ferrite có thể không phải là vấn đề khi kích thước của bạn sản phẩm giả định được xác định bằng tản nhiệt bằng mọi cách. Bằng cách đó, tôi đã thực hiện một xô 36 đến 12 V với một cuộn dây không khí tạo ra 5 amp. Nó vẫn ổn.


1

Đối với các ứng dụng năng lượng cao, ống đồng là phương pháp phổ biến nhất để nhận biết tổn thất hiệu ứng da trong lõi dây.

Các chi tiết trong thiết kế thường bị bỏ qua với các hiệu ứng hình học và điện môi của cách điện dẫn đến điện dung đan xen. Điều này có thể được kiểm soát bởi các hình thức cuộn dây, dây nam châm đơn hoặc Litz.

Tất cả đều được coi là tạo ra SMPS cộng hưởng Q cao, f cao và trở kháng thấp với chuyển mạch không thung lũng.

Hiệu ứng đi lạc EMI có thể có vấn đề, vì vậy định hướng, lá chắn, cuộn cảm ferrite cho khả năng miễn dịch được xem xét.

Lò sưởi cảm ứng thường sử dụng cuộn dây Litz để làm nóng nồi sắt hoặc nhôm với tần suất cao hơn với nắp màng nhựa đặc biệt để xử lý dòng điện gợn.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.