Diseño y materiales del transformador de alta frecuencia [cerrado]

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He diseñado retrocesos e inductores y entiendo los conceptos básicos sobre la densidad de flujo, la saturación y las pérdidas de núcleos. Lo que nunca he tenido muy claro es el diseño de transformadores SMPS. Recibo el concepto de que idealmente quieres que el transformador no contenga ninguna energía magnética y, en cambio, transfiera todo, pero ¿qué propiedades materiales lo permiten?

Supongo que quieres tener una alta permitividad \ $ \ mu_o \ $ para transferir mejor el flujo pero también una \ $ \ mu_o \ $ lineal, así que hay una transferencia lineal de energía, ¿qué más? He pasado mucho tiempo buscando buenos tutoriales o información sobre este tema y nunca encontré nada muy completo, hay mucha información sobre los inductores, o a veces la aplicación no está muy clara pero alguien con un poco de experiencia puede distinguir entre ¿Diseño verdadero de transformador contra inductor basado en si el diseño tiene mucho flujo?

Por ejemplo, quiero diseñar un transformador de adaptación de impedancia (1: 3 step-up) para conducir una carga a ~ 300khz. Estoy teniendo dificultades para seleccionar los materiales principales, iba a utilizar un toroide porque están fácilmente disponibles, pero la mayoría de ellos son de metal en lugar de ferrita verdadera. Sé que el polvo metálico "puede funcionar", pero sus propiedades deberían ser más ideales que otros polvos metálicos.

Para referencia, he publicado imágenes de algunos núcleos de polvo metálico proporcionados por Micrometals , para un inductor de alta corriente, escogería el material -2, pero para un transformador, ¿cómo quiero que se vea la curva \ $ \ mu_o \ $, y qué es una curva BH buena para un transformador frente a un inductor?

Supongo que mi pregunta real es: ¿Alguien sabe de un libro o un buen recurso para el diseño de transformadores de alta frecuencia que también incluya la selección de propiedades del material?

    
pregunta MadHatter

2 respuestas

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Recibo el concepto de que idealmente quieres transformador para no mantener ningún   energía magnética y en su lugar para transferir todo, pero qué material   ¿Las propiedades permiten esto?

Este concepto no encaja en mi forma de pensar. Para un transformador recto con una tensión de CA aplicada al primario y un secundario en la carga, los giros de amperios del secundario (fuerza magneto motriz) se cancelan totalmente por los giros de amperios en el primario que resultó de esa carga secundaria. Si desconecta la carga secundaria, el primario es solo un inductor que tiene una inductancia determinada por el material del núcleo, la forma, los huecos (si los hay) y el número de vueltas.

Para ese fin, para un transformador HF, usted elige un material de ferrita que tiene bajas pérdidas en la frecuencia de operación (lea las hojas de datos del material para esto) y luego comienza el proceso de determinar el número de giros primarios para no para causar saturación excesiva.

Esto significa probar una estimación de la inductancia, calcular el número de giros y, por lo tanto, calcular el MMF (giros de amperios) para el primario en condiciones sin carga. A continuación, tiene en cuenta la longitud media del campo magnético (es un parámetro central contenido en la hoja de datos) para calcular H: -

H = amperios giros por metro

Los amperios se basan en la inductancia, la frecuencia y el voltaje de CA que se aplica a la primaria como lo haría cualquier inductor. Tome el pico de corriente y multiplíquelo por turnos primarios y divídalo por longitud efectiva del núcleo .

Luego vaya a los parámetros centrales en la hoja de datos y vea si el valor de H causará una saturación excesiva, es decir, utilice la curva BH.

Si parece demasiada saturación, entonces necesitarás aumentar los giros y posiblemente implementar una brecha. El mismo método que un transformador de retorno.

    
respondido por el Andy aka
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Para inductores y devoluciones, donde desea que el núcleo magnético almacene energía, desea baja permeabilidad, el material -2.

Para los transformadores, donde desea la mayor cantidad de flujo para sus giros de amperios magnetizadores, desea una alta permeabilidad, por lo que, en igualdad de condiciones, el material -8 parece ser la mejor opción.

Obviamente, también debe elegir en función de las pérdidas a la frecuencia con la que desea operar, y éstas también dependerán en gran medida del flujo. Es posible que un material de baja pérdida y baja permeabilidad le brinde un mejor rendimiento de potencia una vez que haya recortado su flujo para cumplir con sus requisitos de calefacción central.

    
respondido por el Neil_UK

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