¿Puedo crear una bobina SMPS de alta frecuencia con una bobina de cable arbitraria?

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Supongamos que quiero construir un convertidor boost que funcione a 100 kHz, con un voltaje de entrada de 600 VCC y una corriente de entrada de 100 amperios. (Esto es hipotético, sé que los semiconductores involucrados serían exóticos). Necesitaría un estrangulamiento bastante personalizado para hacerlo; el acero laminado probablemente no maneje ese tipo de frecuencia, y no hay mucha disponibilidad en este rango de potencia y frecuencia. Así que voy a construir mi propio! ¿Qué podría salir mal?

Una posible forma de construir un estrangulador para manejar esto es usar un núcleo de aire. Sin pérdidas de núcleo si no hay núcleo! No hay problemas de abastecimiento de componentes, se requiere menos conocimiento de magnetismo. Lo obvio es que necesitaré muchas más vueltas de cable, más volumen en mi chasis, habrá una mayor caída resistiva en el camino ... así que tal vez no sea un enfoque rentable. Pero supongamos que es por un momento.

Así que ahora estoy construyendo un choke de núcleo de aire de algo como el cable de soldadura 6AWG. Por supuesto, el efecto de la piel me matará, así que realmente necesito algún tipo de cable plano equivalente o papel de aluminio grueso. Los cálculos de inductancia son sencillos, solo una cuestión de giros y geometría. Pero, ¿qué va a pasar cuando realmente intente ejecutar eso en mi hipotético convertidor de impulso? ¿Soy propenso a la ruptura del aislamiento? ¿Necesito impregnar al vacío todo con barniz para evitar eso? ¿Hay algún otro problema de confiabilidad con lo que estoy describiendo?

Básicamente, estoy preguntando: ¿con qué magia negra es más propenso a correr cuando corro altas corrientes, altas tensiones, altas frecuencias y ?

    
pregunta Stephen Collings

2 respuestas

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Para aplicaciones de alta potencia, la tubería de cobre es el método más popular para reconocer las pérdidas por efecto de la piel en el núcleo del cable.

Los detalles en el diseño a menudo se pasan por alto con la geometría y los efectos dieléctricos del aislamiento, lo que da como resultado una capacitancia de entrelazado. Esto se puede controlar mediante formas de bobinado, cable magnético simple o Litz.

Se considera que todos estos SMPS son de alta Q, alta f, y baja impedancia resonantes SMPS con cambio de valle cero.

Los efectos dispersos de EMI pueden ser problemáticos, por lo que se consideran la orientación, los escudos y los choques de ferrita para la inmunidad.

Los calentadores de inducción a menudo usan bobinas de alambre Litz para calentar ollas de hierro o aluminio a una frecuencia más alta con tapas especiales de película plástica para manejar la corriente de ondulación.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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Sí, podría usar una bobina con núcleo de aire. PERO hay algunos problemas. Deberá protegerla debido a la compatibilidad electromagnética (EMC) y podría arruinar otras partes de su circuito. Las bobinas con núcleo de aire son peores para la radiación que las bobinas de ferrita. Ahora bien, si hace una bobina toroidal de aire que no he conseguido, obtendrá una peor relación de resistencia a inductancia que a 100 KHz será paralizante.2 Su bobina SMPS real lleva la corriente de carga de CC y algo de corriente de CA.La corriente de CA calienta el cable más de lo esperado debido a los efectos de la piel y la proximidad. De hecho, es posible diseñar una bobina que tenga una resistencia de CA de 10 a 100 veces su resistencia de CC. Por lo tanto, debe diseñar para una resistencia de CA baja. Cable de Litz, una capa, dimensiones de Brooks, espacio los giros de un cable de diámetro son algunas de las cosas que se aceptan como formas de minimizar la resistencia de CA. La importancia de esta resistencia de CA depende de la forma de onda de su convertidor. Puede configurar su convertidor para mantener la proporción de CA a las corrientes de CC razonables.3 tu bobina será más grande que una ferrita que puede no ser un problema cuando el tamaño de su producto hipotético está determinado por los disipadores de todos modos. De la forma en que hice un buck de 36 a 12V con una bobina de núcleo de aire que produjo 5 amp. Estaba bien.

    
respondido por el Autistic

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