Corriente de saturación de mi inductor que no está de acuerdo con las fórmulas

1. El N87 es un material de ferrita recto, no distribuido entre los espacios de aire como los tipos de material de hierro en polvo. El hecho de que esté en forma toroidal no significa que sea un material de espacio distribuido: N87 en un toroide se saturará de la misma forma que N87 en un E-core. No hay nada de malo en usar ferrita recta para un inductor de refuerzo, siempre y cuando lo abran (más sobre esto más adelante). El hecho de que esté en forma toroidal significa que no se puede abrir. Es posible que desee cambiar a Kool-Mu si desea atenerse a un factor de forma toroidal.

2. Derivar la inductancia del núcleo del factor \ $ A_L \ $ es razonablemente bueno, siempre que tenga suficientes giros en el núcleo y pueda mantener el bobinado razonablemente uniforme y en la menor cantidad de capas posible. Tenga en cuenta que \ $ A_L \ $ puede variar en +/- 25% en algunos núcleos.

3. Los inductores de refuerzo transportan la corriente de magnetización y la energía para la carga (que se almacenarán magnéticamente y se entregarán durante el tiempo de desconexión). Una vez que el convertidor comienza a funcionar en modo de conducción continua (cuando la corriente del inductor nunca llega a cero), es aún peor, ya que comienza a operar en una curva BH que no se restablece a cero. (Bmax sigue siendo Bmax, pero ahora tiene un offset de CC en el que Bpeak está montado). Estas son las razones por las que el inductor necesita espacio de aire, el núcleo no podrá manejar ninguna corriente de CC significativa sin saturación de otra manera.

4. No estoy seguro de entender su circuito de prueba. Ambos extremos del inductor se sujetan esencialmente a 5 V, lo que significa que los dos condensadores (C1 y C2) no contribuyen en nada a la simulación. Si su verdadero convertidor de refuerzo está dispuesto de esta manera, no es un convertidor de refuerzo y nunca funcionará. L1 necesita liberar su energía almacenada a través de D1 a la carga, lo que nunca puede suceder cuando D1 y la carga se conectan como se muestra. La única conexión entre entrada y salida debe ser a través de L1 y D1. También pondría R1 en la fuente de Q1 y haría una única medición con referencia a tierra en lugar de una construcción matemática. (L1 solo se saturará cuando Q1 esté activado, por lo que medirlo cuando Q1 está desactivado es irrelevante).

La respuesta cambió para adaptarse a la pregunta modificada

Esta respuesta ha sido editada porque el enfoque de la pregunta ha cambiado. Mi respuesta original todavía está abajo porque era relevante para la pregunta original.

En cualquier inductor, B (densidad de flujo magnético) y H (intensidad del campo magnético) forman la curva BH y desde esa curva se puede ver que B no aumenta linealmente con H, esto se llama saturación: -

Heslafuerzaimpulsoradeamperios-girosdetrásdelacreacióndeflujoyestádimensionadaenunidadesdeamperiospormetro.Sufórmulaes:

H=\$\frac{IN}{l_e}\$dondeIesactual,Neselnúmerodeturnosy\$l_e\$eslalongituddelcaminomagnéticoyparauntoroide\$l_e\$eselpromediodiámetrodelnúcleox\$\pi\$.Noesnecesarioquelocalcules;todoslostoroidestendránestoespecificadoenlahojadedatos.

B,ladensidaddeflujoestárelacionadaconHenlasiguientefórmula:

\$\frac{B}{H}=\mu_0\mu_r\$

donde\$\mu_o\$y\$\mu_r\$sonlaconstantemagnética(\$4\pi\times10^{-7}\$)ylapermeabilidadrelativadesumaterialcentralrespectivamente.

Entonces,sisabecuálessonsuspicosactuales(oseesperaquelohaga)ysabecuántasvueltastiene(yquématerialytamañodenúcleoestáusando)puedecalcularB,densidaddeflujo.

Delaespecificaciónparaeltoroide\$l_e\$es54.15mm,yelOPsugiereque77mAeslacorrientemáximayqueeltoroideseenrollacon51vueltas.ApartirdeestopodemoscalcularH:-

\$H=\frac{0.077\veces51}{0.05415}=72.5\$amperiospormetro

SiconectamosestoenlafórmulaB/Hyusamosunapermeabilidadrelativa(2200)delashojasdedatosdeN87obtenemos:-

\$B=4\pi\times10^{-7}\times72.5\times2200\$=200.4mTyestoesloqueelOPdiceensupregunta.

Estosolopuedesignificarqueelnúcleoseestásaturandoporque:

• Nosehaeliminadotodalaenergíamagnéticaenelmomentoenquesepulsadenuevoelinductor
• Elflujoderemanencia+elnuevoflujo(pulso)estácausandosaturación(veaeldiagramadelacurvaBH)
• Porlarazónquesea,haymáscorrienteenelinductor
• EspocoprobablequeparezcaquelaferritanoesN87

Personalmente,observaríaladensidaddeflujodeRemanenceparaverquétanaltopodríaser.Consoloecharunvistazo,laintensidaddecampocoercitivoenlaespecificaciónparaN87esde21A/m.DebidoaquenoseestádeshaciendodelflujodeRemanencia,hayunaintensidaddecampomagnéticoequivalentede21A/mquesesumaalos72.5A/mqueestáaplicando,loquesignificaqueenrealidadestáaplicando93.5A/m,yestoresultaenunadensidaddeflujodemáscomo260mT.

Agregadoaesto,sinoestáreduciendolacorrientedelinductoracero,elproblemaseagravará.Además,dadoqueelvalordelinductorpuedeserunpocomásbajodeloquecree(\$A_L\$puedeserun25%másbajo),estaspuedenserrazonessuficientesparaexplicarsuproblema.

Enunatácticadiferente,6.8mHesungranvalordeinductanciaquesedebeusarenunconmutadorparaloquepuedopercibiressuaplicación.Paraobtenerlamismaenergíadeuninductorde3400uH,soloserequierequelacorrienteaumentea\$0.077\times\sqrt{2}\$=109mA.¿Quéteimpideutilizaruninductormuchomáspequeño?

Respuestaoriginal

AcontinuaciónsetomódeuncomentariodelOPymiexplicaciónmásabajoesparaexplicarcómosumétodoesdefectuoso:-

  

Primeroutilicéunaresistenciade1.5kohmenserieconelinductorde6.8mHy  mediaamplitudverificadaa~61kHz1vppdeondasinusoidal

Enprimerlugar,sicalculó\$X_L\$basándoseenqueequivalíaa1500ohmiosa61kHz,obtendríaunainductanciade\$\frac{1500}{2\PiF}\$=3.9mH.Ahoramireeldiagramadefasoresacontinuación:

En realidad, si hay 1Vp-p en el inductor, esto ocurrirá cuando tenga una reactancia de más de 1060 ohmios y a 61 kHz, esto es cuando L = 2.8mH.

Si está casi 2.5x en su inductancia real, es probable que la corriente a través de él en \ $ T_ {ON} \ $ sea 2.5x mayor y esto, por supuesto, va a presionar una "cerca de - saturación "inductor completamente en saturación.