Làm gì về cuộn cảm phẳng rất nóng?

Những gì tôi đang làm:

Tôi đang thiết kế bộ chuyển đổi DCDC để tạo ra ± 24v từ nguồn cung cấp đến 18v - 36v. Đối với điều này, tôi đang sử dụng TI TPS54160 và theo tài liệu Tạo bộ nguồn đường sắt chia với điện áp đầu vào rộng .

Để tiết kiệm không gian, tôi đã thiết kế một máy biến áp phẳng, sử dụng lõi biến áp tách. Tôi đặt 12 vòng cho mỗi bên của máy biến áp, mà theo bảng dữ liệu của lõi nên cho 244uH (12x12x1700nH).

Thêm:

Tôi đã sử dụng một máy tính dựa trên Excel do TI cung cấp để tính toán các giá trị thành phần chính xác. Máy tính đặc biệt để thiết kế cấu trúc liên kết mạch với IC này.

Vấn đề:

Vấn đề là ở tần số chuyển đổi 500kHz, máy biến áp đang rất nóng. Nếu tôi giảm tần số chuyển mạch, tôi có thể làm cho nó mát hơn một chút, nhưng nếu tôi giảm quá xa, mạch không còn đủ dòng ổ.

Câu hỏi của tôi:

Tôi nên thử gì trong phiên bản 2? Một lõi máy biến áp lớn hơn sẽ giúp đỡ? Tôi có nên thử giảm số vòng quay trên máy biến áp không? Ở tốc độ 500kHz, tôi tính toán rằng tôi chỉ cần 65uH, vì vậy tôi chắc chắn có thể giảm xuống còn 8 lượt.

Vấn đề là các lõi đang được sử dụng không có khoảng cách, do đó, cuộn cảm bão hòa. Một cấu trúc liên kết với hoạt động loại Flyback lưu trữ năng lượng trong lõi khi bật công tắc, di chuyển lõi lên đường cong BH. Nhưng, đối với ví dụ đơn giản về dẫn truyền không liên tục (DCM), khi công tắc tắt và dòng điện giảm về 0, B không trở về 0 mà trở về điểm dư tăng. Vì vậy, có thể sử dụng rất nhỏ và lõi được đưa vào trạng thái bão hòa. Dẫn truyền liên tục (CCM) thậm chí còn tồi tệ hơn về vấn đề này.$\Delta B$

Thêm một khoảng trống sẽ di chuyển điểm dư gần về 0, tạo ra có thể sử dụng được . Trong trường hợp có khe hở, độ tự cảm sẽ được xác định bởi khe hở, không quá nhiều lõi . Xem xét độ tự cảm của một cuộn cảm lõi bị hở; với tiết diện lõi và chiều dài khoảng cách và cuộn dây :μ Một c l g$\Delta B$$\mu$$A_c$$l_g$$n$

n 2 A c μ $L_g$ =$\frac{n^2 A_c \mu _o}{l_g}$

cũng liên quan đến dòng điện cuộn tối đa ( ) với thông lượng khe hở ( ): B $I_{\text{max}}$$B_{\text{max}}$

$n I_{\text{max}}$ =$\frac{B_{\max } l_g}{\mu _o}$

Bằng cách bắt đầu với một giá trị cho , , và , có thể biết được và cho cuộn cảm cần phải có. Đặt = 100 , = 0.2T, = 20$L_g$$B_{\text{max}}$$A_c$$I_{\text{max}}$$l_g$$n$$L_g$$\mu H$$B_{\text{max}}$$A_c$$mm^2$

$l_g$ = = ~$\frac{I_{\max }^2 L_g \mu _o}{A_c B_{\max }^2}$$\frac{1 Amp^2 100\mu H \mu _o}{20 mm^2 0.2T^2}$$0.16 mm$

và

$n$ = = =$\frac{i_{\max } L_g}{A_c B_{\max }}$$\frac{1Amp 100\mu H}{20 mm^2 0.2T}$$25 turns$

Phân tích này khá đơn giản, bỏ qua rất nhiều, nhưng đưa ra ý tưởng về những gì mong đợi. Thiết kế các loại cuộn cảm được tham gia rất nhiều. Bạn có thể xem " Thiết kế biến áp và cuộn cảm " như một tài liệu tham khảo.

Tôi nghĩ rằng bạn đang sử dụng tài liệu N87 vì vậy tôi sẽ tính toán nhanh các công cụ. Ở 500 kHz, dòng điện dẫn có thể tăng đến một giá trị nhất định trong 1 micro giây (chu kỳ nhiệm vụ 50:50). Bạn nói rằng nó có độ tự cảm là 244 uH, vì vậy với 18V được áp dụng, tôi hy vọng dòng điện sẽ tăng lên: -

18V x 1 us / 244 uH = 74mA - đây là dòng từ hóa (nó lưu trữ sự ghen tị được giải phóng trong nửa chu kỳ tiếp theo) nhưng âm thanh thực sự rất thấp. Năng lượng được lưu trữ trong cuộn dây chính phải truyền đến đầu ra và năng lượng này là 0,66 uJ (vẫn nghe rất thấp). Do đó, công suất có thể được truyền tới tải là 0,66 uJ x 500 kHz = 0,33 watt.

Tôi nghĩ bạn cần xem xét các ví dụ khác trong bảng dữ liệu mà bạn đã liên kết. Tôi thấy một cái có thể hoạt động với điện áp cao tới 30V và hoạt động ở 300 kHz khi sử dụng cuộn cảm 150 uH, vì vậy tôi nghĩ rằng tổn thất chính của bạn là tổn thất đồng trong cuộn dây - bạn đã chế tạo chúng như thế nào?

Tôi cũng sẽ chỉ ra rằng vật liệu N87 sẽ cung cấp cho bạn khoảng 5 đến 10% tổn thất ở 500 kHz, vì vậy đây có lẽ không phải là sự lựa chọn tốt nhất.

Thêm vào điều này đảm bảo rằng cuộn dây đầu ra tạo ra điện áp âm khi dương được đặt vào điện áp chính. Nói cách khác, pha của các cuộn dây là cơ bản cho loại mạch flyback này.

Lý do của tôi về đánh giá chế độ không liên tục này là mặc dù bạn có thể mong đợi chạy ở chế độ dẫn liên tục, bạn có thể có ý tưởng hợp lý bằng cách xem xét nó trong DCM và cố gắng tìm hiểu xem DCM có ở đúng sân bóng không.

Lỗ cho chân giữa của lõi trên PCB trông được mạ trong hình. Được mạ trong PCB thực tế? Nếu có, điều đó giải thích tại sao bạn có thể có dòng điện lớn. Bạn có một lượt ngắn được ghép nối thông qua lõi.