¿Se puede usar un núcleo toroidal de hierro en polvo o ferrita con “espacio libre distribuido” para un inductor acoplado de un convertidor de retorno?

Creo que el tipo de "brecha distribuida" a la que se refiere el comentario de Nick Alexeev en Esta pregunta se refiere a un material" Powder Core ".

En términos generales, el material del Núcleo de Hierro en Polvo es, en términos generales, gránulos de Hierro emulsionados en un aglutinante (el material que mantiene el material unido), similar a un epoxi. Por lo tanto, los gránulos de hierro tienen, literalmente, una separación física entre sí en virtud del material aglutinante. Esta es la "brecha distribuida". Literalmente un gran número de pequeños huecos.

Con los núcleos de hierro laminado, la brecha es explícita y en una sección del núcleo.

Los núcleos de ferrita en su mayor parte no tienen una brecha distribuida.

Proporcionar un hueco es una técnica para evitar la saturación del material del núcleo.

  

Para los diseños de módulos de potencia, el nivel de saturación del inductor es crítico. El nivel de saturación se define típicamente como el nivel de corriente de cd en el que la inductancia del dispositivo disminuye a 75% a 80% de su inductancia nominal. La corriente de CC puede saturar el inductor rápidamente si no se introduce un espacio de aire en la trayectoria magnética del núcleo. Los materiales de hierro en polvo tienen un espacio de aire inherente que se distribuye por todo el núcleo, lo que les da una curva de saturación suave. El material de ferrita debe tener un espacio de aire insertado físicamente o rectificado entre las superficies de acoplamiento de las mitades del núcleo.
  [Tomado de Power Electronics ]

Dado que la "brecha distribuida" de un material de núcleo de hierro en polvo es literalmente una brecha, sí, se puede usar un núcleo de hierro en polvo como si el núcleo estuviera literalmente vacío.

Los núcleos de polvo de hierro tienen pérdidas, y eso definitivamente debería ser una consideración. En la mayoría de los casos, la pérdida de núcleo será demasiado alta para usar en la mayoría de las aplicaciones de transformadores de alta frecuencia. Pero la brecha distribuida sigue siendo válida como brecha. Las pérdidas en el material del núcleo de hierro en polvo pueden convertirlo en un candidato inadecuado, pero eso dependería de la aplicación.

  

Como todos los que trabajamos con fuentes de alimentación conmutadas sabemos,   los diseños de convertidores de retorno utilizan un inductor acoplado con espacio de aire en su lugar   de un transformador.

Esto no es cierto. Para evitar la saturación del núcleo, en algunas circunstancias, se usa una brecha, pero una brecha no es un requisito previo para un convertidor de retorno y una brecha no es un requisito previo para un inductor.

Para una pequeña brecha, la permeabilidad efectiva de un núcleo es la siguiente: -

\ $ \ mu_e = \ dfrac {\ mu_i} {1+ \ dfrac {\ mu_i \ cdot gap} {l_e}} \ $

• Donde \ $ \ mu_e \ $ es la permeabilidad efectiva del núcleo (después del espaciamiento),
• \ $ \ mu_i \ $ es la permeabilidad inicial del núcleo antes de la separación
• y \ $ l_e \ $ es la longitud efectiva del núcleo (línea de puntos verde): -

Seespecificaun"pequeño espacio" para la precisión de la fórmula porque (para citar Ferroxcube): -

  

Esta fórmula simple es una buena aproximación solo para pequeñas brechas de aire.   Para espacios de aire más largos, algún flujo cruzará el espacio fuera de su normal   área (flujo parásito) que causa un aumento de la permeabilidad efectiva.

Para un núcleo toroidal de "brecha distribuida", la fórmula se aplica porque todas las "brechas" son realmente muy pequeñas.