Operar a alta frecuencia significa: -
- transfiere una energía más pequeña más veces por segundo = el mismo manejo de potencia que un transformador convencional.
- evita la saturación del núcleo asociada con la ejecución a una frecuencia más baja
La saturación del núcleo está relacionada con la densidad de flujo máxima del material del núcleo. Para una ferrita típica esto es alrededor de 0.35 teslas: -
Paraelaceroalsilicio(transformadoresconvencionales),estopodríaseralrededorde1.3teslas:-
Porlotanto,aprimeravista,laferritaespeorqueloslaminadosdeacerodesilicioconvencionalesporquesesaturaenuncampoHmásbajo.Sinembargo,estanoeslahistoriacompleta.Comoindicanlosgráficos,ladensidaddelflujomagnéticose"mapea" al campo H a través de la permeabilidad magnética del núcleo. El objeto de cualquier diseño de inductor o transformador es evitar generar un campo H pico que podría saturar demasiado el núcleo.
Dado que la corriente en un inductor aumenta linealmente con el tiempo (para una tensión aplicada fija), no puede aplicar esa tensión de CC durante mucho tiempo o producirá un campo H que sature el núcleo demasiado . Aquí es donde el funcionamiento a altas frecuencias beneficia a la fuente de alimentación moderna.
Entonces, a una frecuencia más alta, puede hacer que la inductancia sea proporcionalmente más pequeña. Esto significa que puedes tener menos turnos (si todo lo demás es igual) y, con menos turnos, obtienes un campo H proporcionalmente más pequeño.
Esto significa un inductor / transformador proporcionalmente más pequeño.
EDITAR - Con respecto a las matemáticas de un transformador de retorno simple, considere una inductancia primaria de 1 mH que cada 10 us se lleva a cabo en un riel de CC de 300 voltios por 5 us (50:50 de servicio). En 5 us, la corriente del inductor aumenta linealmente a 1.5 amperios según la fórmula V = L di / dt.
La energía almacenada se convierte en 1.125 mJ (\ $ LI ^ 2/2 \ $) y esto se transfiere 100,000 veces por segundo. Eso es una transferencia continua de potencia de 112.5 watts. Si observara muchas especificaciones de núcleo de ferrita, probablemente encontraría que para obtener 1 mH necesitaría aproximadamente 30 giros y esto significa que la fuerza motriz magneto (giros de amperios) sería 1.5 x 30 = 45.
Un núcleo de ferrita debe poder hacer frente a un campo H de aproximadamente 400 amperios de vueltas por metro y el bit "por metro" define la longitud del núcleo, lo que significa una longitud del núcleo de 45/400 metros o 113 mm, o Si se utiliza un núcleo de forma cuadrada, será de aproximadamente 28 mm x 28 mm a lo largo de la línea central. Teniendo en cuenta que el núcleo debe tener un área de sección transversal decente, las dimensiones externas pueden ser de 33 mm x 33 mm.
Esto es solo un ejemplo práctico.