¿Cómo enrollar correctamente un transformador de alta frecuencia / alto voltaje?

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Por favor, ¿hay alguna sugerencia / advertencia práctica que deba tener en cuenta al enrollar un transformador de alta frecuencia? Estoy acostumbrado a enrollar transformadores de 50/60 Hz y funcionan bien, pero ahora estoy tratando de hacer un transformador elevador de alta frecuencia (50 kHz) y estoy enfrentando problemas, probablemente relacionados con pérdidas. Mi objetivo final es conseguir 1500V en la secundaria, pero no me acerqué a eso.

El núcleo que estoy usando es ferrita, modelo NEER-28/17 / 12-2200-IP12R (hoja de datos: enlace ), y un carrete correspondiente ( enlace ), hecho de baquelita. Creo que el carrete tiene paredes un poco gruesas, que mantienen los devanados a aproximadamente 1,5 mm de distancia de la ferrita, no sé si esto es un problema.

La señal PWM que estoy usando tiene un ciclo de trabajo del 50%, 50 kHz, 0 V a 12 V, y se envía al transformador utilizando un mosfet. Puedo ver una señal PWM limpia y fuerte en la salida Mosfet, estoy seguro de que se enciende y apaga por completo.

Aquí está el circuito que estoy usando en mis pruebas:

Q2 actúa como un cambiador de nivel, ya que la señal PWM viene como 0V - 5V, y el mosfet debe oscilar en 0V - 12V. R3 y R4 actúan como un divisor de voltaje de alta impedancia, (1/100), por lo que puedo medir con seguridad voltajes más altos. Mi objetivo es hacer que el transformador produzca 1500 V en el secundario.

Una prueba con primarios y secundarios idénticos, con 3 giros en cada uno, con cable AWG 20, funciona bien: si aplico 12V al primario, puedo ver la misma onda en el secundario. Un poco distorsionado, pero creo que es normal, ya que estoy usando un PWM (no es una onda sinusoidal).

Sin embargo, cuando intento un secundario con cable más delgado (AWG 38) y unos cientos de vueltas, la onda que veo en el secundario es horrible, está completamente distorsionada y el voltaje RMS resultante está muy por debajo de lo que debería ser.

Entonces, ¿hay algún consejo sobre cómo colocar los giros? Estoy bastante seguro de que aquí es donde radica el problema.

  • ¿Debo colocarlos uno al lado del otro, cubriendo la longitud del núcleo, o es mejor apilarlos y usar una longitud más corta del núcleo?

  • ¿Debo apilar primaria y secundaria? ¿O mantenerlos separados, sin superposición?

  • ¿El grosor del cable tiene alguna influencia sobre el ruido y la distorsión?

  • Cuando el devanado llega al extremo del núcleo, debo retroceder lentamente en la dirección opuesta, haciendo eso tantas veces como sea necesario, o debo llevar el cable perpendicularmente al inicio del devanado, y comenzar de nuevo donde empecé , ¿haciendo que todas las capas se muevan en la misma dirección?

Cualquier puntero será muy apreciado! Muchas gracias a todos.

Eduardo

    
pregunta Marcovecchio

2 respuestas

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No importa cómo lo mires, estás bombeando DC al primario del transformador. La fuente del FET va a querer producir una onda cuadrada de 0V a + 12V y el transformador querrá una forma de onda primaria que tenga un valor promedio de cero voltios. En algún punto a lo largo de la línea puede estar obteniendo saturación porque no está "restableciendo" el flujo en el núcleo. En otras palabras, el flujo residual que queda de un ciclo de conmutación se construye en el siguiente ciclo y se dice que el transformador está "caminando hacia la saturación".

Consiga este bit correcto y luego comience a preocuparse por la secundaria, porque a menos que maneje el primario correctamente, estará luchando una batalla perdida.

    
respondido por el Andy aka
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Interesante. Está impulsando el transformador primario con una configuración de seguidor de fuente de un solo extremo, lo que significa que el voltaje oscila entre + 12V - V GS (cuando Q2 se corta) y V CE ( SAT) - V GS (cuando Q2 está saturado). Esto es casi un swing de 12 V, y eso es lo que se ve con un secundario 1: 1 que está ligeramente cargado.

Sin embargo, tenga en cuenta que la corriente en el primario solo fluye en una dirección. Se incrementa a una tasa cuando la tensión es alta y se reduce a una tasa diferente cuando la tensión es baja. Durante la parte baja de la forma de onda, Q1 se mantiene conduciendo hasta que la corriente llega a cero, momento en el que su V GS cae y se corta.

Cuando usa el secundario de 100: 1, ahora tiene una transformación de impedancia de 10,000: 1, lo que significa que su divisor de 1.1 MΩ ahora se ve como 110 Ω en paralelo con el primario. Cuando la salida de Q1 baja, la corriente se corta mucho más rápidamente, por lo que se ve una forma de onda altamente distorsionada.

Como dice Andy, debe conducir el transformador con una señal bipolar para que pueda obtener la corriente que fluye simétricamente en ambas direcciones. Hay varias formas de hacer esto:

  • Use un controlador de puente H completo con una sola fuente de alimentación
  • Utilice un controlador de medio puente con fuentes de alimentación bipolares
  • Utilice un primario con centro de toma con una sola fuente de alimentación
respondido por el Dave Tweed

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