¿Cuán importante es la inductancia de fuga en un convertidor de retorno?

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Al diseñar algunos convertidores DC-DC de retorno (para proporcionarnos aislamiento), hemos estado simulando posibles diseños en LTSpice, que ha funcionado bien. (¿No es excelente la documentación de LT? Instrucciones casi perfectas para colocar transformadores en LTSpice: enlace )

El problema se presenta cuando comenzamos a incluir la inductancia de fuga en nuestras simulaciones, ya sea mediante el uso de un inductor en serie o un acoplamiento de efectos de menos de uno. En la mayor parte de la documentación sobre la simulación de transfromers, dicen que "puede incluir fugas usando menos de un factor de acoplamiento, o colocando un inductor en serie, pero eso no es realmente importante, así que no se preocupe". / P >

Como queremos verificar la eficacia real de la fuente de alimentación, queremos incluir la inductancia de fuga. Si estamos utilizando un transfromer estándar de WURTH o similar, podemos descargar el modelo SPICE (que indica que incluye inductancia de fuga), ponerlo en el sistema y todo parece estar bien. Sin embargo, si seguimos las instrucciones para un factor de acoplamiento inferior a 1 (que equivale a aproximadamente 0,97 para nuestro inductor 38uH con fuga de 2,5uH), o en inductor en serie (inductor de 2,5uH en línea con la bobina primaria), obtenemos un sistema muy deficiente que no se parece en nada a uno que utilice un modelo SPICE estándar de WURTH, a pesar del modelo WURTH, incluidos los parásitos.

La pregunta es: ¿cuánta influencia tiene la inductancia de fuga en un sistema? ¿Es la fuga 2.5uH realmente tan mala como muestran nuestras simulaciones? ¿Qué tan significativa es la inductancia de fuga en comparación con una resistencia de CC en serie de 0.07?

NOTA: utiliza LT3748, un transformador con una relación de vueltas de 4: 1, inductancia primaria de 38uH, indutancia de fuga de 2.5uH, resistencia de CC de 0,07 lado primario y resistencia de CC de 0,01 en el lado de la placa de base

    
pregunta Puffafish

2 respuestas

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En un diseño de transformador de retroceso, estás almacenando energía en el primario y luego liberándolo al secundario. Si tiene una inductancia de fuga, hay energía almacenada en el primario que no se acopla al secundario. Esta energía desacoplada tiene que ser "quemada". Aquí es donde se pueden ver las ineficiencias.

Si tiene un factor de acoplamiento (k) de 0.97 y una inductancia primaria de 38 uH, la inductancia de fuga es de 38 uH x (1 - \ $ k ^ 2 \ $) = 2.25 uH.

Dado que el almacenamiento de energía primaria tiene que ver con la corriente máxima (al cuadrado) en el ciclo de carga, y esta corriente es común para la inductancia de acoplamiento y de fuga, entonces la "pérdida" de este circuito (ignorando todas las demás pérdidas) tiene para ser 2.25 / (38-2.25) = 6.3%.

  

¿Qué tan importante es la inductancia de fuga en comparación con una resistencia de CC en serie?   de 0.07?

No hay información en su pregunta que permita calcular esto.

    
respondido por el Andy aka
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La inductancia de fuga es muy mala en el convertidor de retorno aislado. La minimización de la inductancia de fuga es más difícil con un transformador con huecos. La relación entre la inductancia de fuga y la inductancia de magnetización terminará siendo la relación entre la energía quemada y la energía transferida. Esto pone un límite superior a la eficiencia y, en la práctica, puede hacer que el craqueo sea un verdadero desafío en un 90%. Algunos diseñadores adoptan esquemas de recuperación de energía de fuga como las pinzas activas para obtener una buena eficiencia de carga completa. El DCR no es tan malo incluso cuando las corrientes de pico son altas en relación con las corrientes promedio, pero tenga cuidado con la resistencia de CA que puede ser muchas veces mayor que la resistencia de CC en una bobina mal diseñada. Algunas personas utilizan el cable Litz para resolver el problema de resistencia de CA. Las penalizaciones por esto son un factor de empaque pobre y problemas de producción. En el diseño de retorno con mosfets, hay poco que ganar al cambiar la reducción de pérdida si no ha lidiado con la inductancia de fuga.

    
respondido por el Autistic

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