Transformador Stepup con núcleo EI de devanado para inversor

Voy a darte un comienzo en el diseño de la inductancia primaria y en la elección del núcleo para ver si entiendes lo que está pasando: -

Conceptualmente, un inversor podría elevar los 12V dc a un voltaje de CC más alto y luego usar un puente H de MOSFET para generar un 220MS RMS sinusoidal. Este puede hacerse (también utilizando un puente H en el lado de 12 V que conduce un transformador) a una relación de espacio de marca fija de 50:50. Esto significa que no hay formas de onda de 50 Hz o 60 Hz que pasan por el transformador y esto reduce significativamente el tamaño del transformador.

Debido a que los puentes H están en ambos extremos (entrada de CC y salida rectificada), la relación de giro ascendente del transformador es simplemente de 220 a 12 = 18.333 a 1. Por razones de regulación debido a la caída de la batería de 12 V, esto podría ser 20: 1 para proporcionar un poco de sobrecarga. La regulación se puede acomodar en el puente MOSFET H de alto voltaje por lo general.

Con un devanado primario de "varios" giros y, con el secundario ignorado por el momento, debe asegurarse de que el núcleo no se sature y esto requiere el conocimiento de la frecuencia de conmutación que se utilizará (por ejemplo, 100 kHz). La saturación ocurrirá más fácilmente en situaciones sin carga, por lo que es sensato atacar esto primero.

Si la inductancia primaria es, por ejemplo, 100 uH, la corriente máxima en ella se determina mediante V = L di / dt, donde dt es un semiciclo de 100 kHz, es decir, 5 us. V es el voltaje de la batería de CC que impulsa el primario.

di = dt x V / L = 0.6 amps (pico)

Luego elige un núcleo para ver si las cosas se acumulan. Aquí hay una guía útil de Ferroxcube en la página 29 de su manual de datos : -

Basesutamañodenúcleoenestatablay/oequivalentesdeotrosfabricantes.Lapágina29tambiénofrecealgunasrecomendacionesparalosmaterialesprincipalesy,porlogeneral,sumaterial3C90es"correcto" para aplicaciones que funcionan con menos de 200 kHz. 3F3 es una mejor opción (menores pérdidas de núcleo) si está disponible en el tamaño de núcleo que elija.

Estime cuántos turnos primarios se requieren para obtener 100 uH (use la figura \ $ A_L \ $). Luego calcule H (intensidad del campo magnético). H es simplemente giros en amperios del primario dividido por la longitud efectiva del núcleo (cifra dada por cualquier fabricante del núcleo).

H es importante porque, dada la permeabilidad establecida del núcleo, puede calcular la densidad de flujo pico y ver si hay una saturación significativa.

"Típicamente" puede elegir un núcleo con una cifra \ $ A_L \ $ de 1 uH / turn \ $ ^ 2 \ $. Esto le indica que necesita 10 turnos para hacer 100 uH. El núcleo puede tener una longitud efectiva de 100 mm, por lo que ahora H = 0.6 x 10 / 0.1 = 60 At / m. La permeabilidad relativa podría ser 2000 y, por lo tanto, B (densidad de flujo) será: -

\ $ 4 \ cdot \ pi \ cdot 10 ^ {- 7} \ cdot 2000 \ cdot 60 \ $ = 0.15 teslas

Esto está muy por debajo del límite superior al que apunta. La ferrita se satura significativamente a aproximadamente 0,4 teslas, por lo que, dependiendo de la densidad de flujo calculada, puede cambiar el material o introducir un pequeño espacio de aire o cambiar el tamaño del núcleo.

Revise la hoja de datos del núcleo: mostrarán la curva "BH" y esto le indicará claramente dónde la saturación se está volviendo significativa.

En este ejemplo, me sentiría tentado de hacer que el núcleo sea un poco más pequeño, pero recuerda que no estoy trabajando con números reales. Estoy sacando números de la nada para darte una idea del proceso.

En esta etapa puede ser un proceso iterativo subir o bajar un tamaño y tal vez decidir poner un espacio en el núcleo. Una brecha significa una saturación mucho menor para un amperio dado y para contrarrestarlo (para volver a una inductancia primaria razonable), tendrá que dar más vueltas para mantener la corriente (y la saturación) hasta un límite aceptable.

Hay un beneficio: es posible que necesite duplicar la inductancia (debido a que introduce un espacio y tal vez reduzca a la mitad la permeabilidad magnética efectiva) pero solo deberá aplicar \ $ \ sqrt2 \ $ más vueltas para restaurar la inductancia . Los giros en amperios obviamente aumentan en \ $ \ sqrt2 \ $ pero debido a que la permeabilidad se ha reducido a la mitad, B (densidad de flujo) se ha reducido en \ $ \ sqrt2 \ $.

Por otro lado, más giros significa mayores pérdidas de I \ $ ^ 2 \ $ R, así que ten esto en cuenta. Hay mucho que considerar al agregar un espacio de aire, a veces puede ser más beneficioso aumentar el tamaño del núcleo.

De todos modos, ese es el tipo general de idea para diseñar el devanado primario. En cuanto a la elección de la bobina, una vez elegido el núcleo, el fabricante estipulará las opciones. En cuanto al tamaño del cable, tiene un espacio limitado en la bobina y no voy a entrar en las opciones aquí porque esta respuesta "a medias" es demasiado larga como está!