Kahdeksan yleistä hakkurivirtalähteen suurtaajuisten magneettikomponenttien suunnitteluvirhettä
1) Magneettisydämen optimoidun suunnittelun ikkunan täyttäminen
Monet virtalähdesuunnittelijat ajattelevat, että korkeataajuisten magneettikomponenttien suunnittelussa paras malli saadaan täyttämällä ydinikkuna, mutta näin ei ole. Monien suurtaajuisten muuntajien ja induktorien suunnittelussa voimme huomata, että lisäämällä yksi tai useampi käämikerros tai käyttämällä emaloituja johtoja, joilla on suurempi lankahalkaisija, ei vain saada optimaalista vaikutusta, vaan se lisää käämien kokonaishäviötä. käämityksen läheisyysvaikutuksen vuoksi.
Siksi suurtaajuisten magneettikomponenttien suunnittelussa ei ole väliä, vaikka käämitys ei peitä rautasydänikkunaa kokonaan, vaan vain 25 % ikkunan pinta-alasta. Sinun ei tarvitse yrittää täyttää koko ikkuna-aluetta.
Tähän väärinkäsitykseen vaikuttaa pääasiassa tehotaajuusmagneettisten komponenttien suunnittelu. Tehotaajuusmuuntajan suunnittelussa korostetaan sydämen ja käämin eheyttä, joten sydämen ja käämin välillä ei ole rakoa, ja käämitys on yleensä suunniteltu täyttämään koko ikkuna, mikä varmistaa sen mekaanisen vakauden. Korkeataajuisten magneettikomponenttien suunnittelussa ei kuitenkaan ole tätä vaatimusta.
2) "rautahäviö=kuparihäviö" -optimoitu muuntajasuunnittelu
Monet tehosuunnittelijat, jopa monissa magneettikomponenttien suunnittelun viitekirjoissa, mainitsevat "raudan häviön=kuparihäviön" yhdeksi kriteeriksi korkeataajuisten muuntajien optimaaliselle suunnittelulle, mutta se ei ole sitä. Suurtaajuisen muuntajan suunnittelussa ero rautahäviön ja kuparihäviön välillä voi olla suuri, ja joskus ero voi olla jopa suuruusluokkaa, mutta tämä ei tarkoita, että suurtaajuusmuuntaja ei olisi hyvin suunniteltu.
Tähän väärinkäsitykseen vaikuttaa myös tehotaajuusmuuntajan suunnittelu. Tehotaajuusmuuntajat vievät usein suuren alueen käämien suuren määrän vuoksi, joten lämpöstabiilisuuden ja lämpötasaisuuden näkökulmasta saadaan empiirinen suunnittelusääntö "raudan häviö=kuparihäviö".
Tämä nyrkkisääntö ei kuitenkaan päde suurtaajuusmuuntajille. Hakkuriteholähteen suurtaajuisen muuntajan suunnittelussa on monia tekijöitä optimaalisen suunnittelun määrittämiseksi, ja "rautahäviö=kuparihäviö" on itse asiassa vähiten huolestuttava näkökohta.
3) Magnetoitu induktanssi vuotoinduktanssilla=1 %
Magneettisten komponenttien suunnittelun jälkeen monet teholähteiden suunnittelijat selittävät usein vuodon induktanssivaatimukset toimittaessaan asiaankuuluvat tekniset vaatimukset muuntajan valmistajille. Monet tekniset tiedotteet on merkitty vastaavilla teknisillä vaatimuksilla, kuten "magnetoiva induktanssi vuodon induktanssilla=1%" tai "magnetoiva induktanssi vuodon induktanssilla < 2%". Itse asiassa tällainen kirjoitus- tai suunnittelustandardi on erittäin epäammattimaista.
Virtalähteen suunnittelijan tulee asettaa numeerinen raja hyväksyttävälle vuotoinduktanssille piirin normaalien toimintavaatimusten mukaisesti. Muuntajaa valmistettaessa vuodon induktanssia tulee pienentää mahdollisimman paljon muuttamatta muuntajan muita parametreja (kuten käännöskapasitanssia) sen sijaan, että tekniseksi vaatimukseksi asetetaan vuodon induktanssin ja magnetointiinduktanssin välinen suhde. .
Koska vuotoinduktanssin ja magnetointiinduktanssin välinen suhde vaihtelee suuresti muuntajan ilmavälin läsnäolon tai puuttumisen mukaan. Kun ilmaväliä ei ole, vuodon induktanssi voi olla pienempi kuin 0,1 % magnetointiinduktanssista, kun taas ilmavälin ollessa kyseessä, vaikka muuntajan käämit olisivat tiiviisti kytkettyjä, vuodon välinen suhde. induktanssi ja magnetointiinduktanssi voivat olla 10 %.
Siksi vuodon induktanssin ja magnetointiinduktanssin välistä suhteellista suhdetta ei pitäisi antaa magneettikomponenttien valmistajalle muuntajan suunnitteluindeksinä. Muuten se osoittaa, että et ymmärrä vuototietoa tai todella välitä todellisesta vuotoarvosta. Oikea tapa on määrittää hyväksyttävän vuotoinduktanssin absoluuttinen arvo. Tietty osuus voidaan tietysti lisätä tai vähentää, ja tämän osuuden tyypillinen arvo on 20%.
4) Vuotoinduktanssi liittyy magneettisydämen läpäisevyyteen.
Jotkut virtalähteiden suunnittelijat uskovat, että magneettisydämen lisääminen käämiin tekee käämeistä tiiviimmin kytkettyjä ja vähentää käämien välistä vuodon induktanssia; Jotkut teholähteiden suunnittelijat ajattelevat, että magneettisydän kytketään käämien väliseen kenttään sen jälkeen, kun magneettisydän on lisätty käämiin, mikä voi lisätä vuodon induktanssia.
Itse asiassa kytkentävirtalähteen suunnittelussa kahden koaksiaalikäämimuuntajan vuotoinduktanssilla ei ole mitään tekemistä magneettisydämien olemassaolon kanssa. Tämä tulos voi olla käsittämätön, koska materiaalilla, jonka suhteellinen permeabiliteetti on useita tuhansia, ei ole juurikaan vaikutusta vuotoinduktanssiin, kun se on lähellä käämiä.
Satojen muuntajien mittaustulokset osoittavat, että vuotoinduktanssin muutos on periaatteessa enintään 10 % magneettisydämen kanssa tai ilman ja monet muutokset ovat vain noin 2 %.
5) Muuntajan käämin virrantiheyden optimaalinen arvo on 2A/mm ~ 3.1A/mm.
Monet teholähteiden suunnittelijat pitävät usein käämin virrantiheyttä optimaalisen suunnittelun standardina suunnitellessaan suurtaajuisia magneettisia komponentteja.
Itse asiassa optimaalisella suunnittelulla ei ole mitään tekemistä käämin virrantiheyden kanssa. Olennaista on se, kuinka paljon häviötä käämissä on ja ovatko lämmönpoistotoimenpiteet riittävät varmistamaan lämpötilan nousun sallitulla alueella.
Voimme kuvitella kaksi äärimmäistä tapausta lämmönpoistotoimenpiteistä kytkentävirtalähteessä. Kun lämmönpoistoon käytetään nesteupottelua ja vastaavasti tyhjiötä, vastaava virrantiheys käämissä on melko erilainen.
Hakkuriteholähteen varsinaisessa kehittämisessä emme välitä virrantiheydestä, vaan vain siitä, kuinka kuuma lankapaketti on. Onko lämpötilan nousu hyväksyttävää?
Tämä virheellinen käsite on se, että suunnittelijat yksinkertaistavat muuttujien määrää ja siten yksinkertaistavat laskentaprosessia, jotta vältytään ikäviltä toistuvilta yrittäjiltä ja virheiltä, mutta tämä yksinkertaistaminen ei selitä sovellusehtoja.
6), ensiökäämin häviö=toisiokäämin häviö "-optimoitu muuntajan suunnittelu.
Monet teholähteiden suunnittelijat uskovat, että optimoitu muuntajan rakenne vastaa sitä, että muuntajan ensiökäämin häviö on yhtä suuri kuin toisiokäämin häviö. Jopa monissa magneettikomponenttien suunnittelukirjoissa tätä pidetään optimaalisen suunnittelun standardina. Itse asiassa tämä ei ole optimaalisen suunnittelun standardi.
Joissakin tapauksissa muuntajan rautahäviö ja kuparihäviö voivat olla samanlaisia. Mutta sillä ei ole paljon väliä, jos ensiökäämin ja toisiokäämin häviön välillä on suuri ero.
On jälleen korostettava, että korkeataajuisten magneettikomponenttien suunnittelussa olemme huolissamme siitä, kuinka kuuma käämi on käytetyssä lämmönpoistotilassa. Ensiökäämin häviö=toisiokäämin häviö on vain empiirinen sääntö tehotaajuusmuuntajan suunnittelussa.
7) Jos käämin halkaisija on pienempi kuin tunkeutumissyvyys, suurtaajuushäviö on hyvin pieni.
Se, että käämin halkaisija on pienempi kuin tunkeutumissyvyys, ei tarkoita, etteikö suurtaajuushäviö olisi suuri. Jos muuntajan käämissä on useita kerroksia, vaikka langan halkaisija olisi paljon ohuempi kuin tunkeutumissyvyys, se voi aiheuttaa suuren suurtaajuushäviön voimakkaan läheisyysvaikutuksen vuoksi.
Siksi käämihäviötä tarkasteltaessa meidän ei pitäisi arvioida vain häviötä emaloidun langan paksuudesta, vaan myös harkita kattavasti koko käämirakenteen järjestelyä, mukaan lukien käämitystila, käämityskerrokset ja käämin paksuus.
8) Myötäpiirin muuntajan avoimen piirin resonanssitaajuuden on oltava paljon suurempi kuin kytkentätaajuus.
Monet teholähteiden suunnittelijat ajattelevat, että muuntajan avoimen piirin resonanssitaajuuden on oltava paljon suurempi kuin muuntimen kytkentätaajuus muuntajaa suunniteltaessa ja testattaessa. Itse asiassa muuntajan avoimen piirin resonanssitaajuudella ei ole mitään tekemistä kytkentätaajuuden kanssa.
Voimme kuvitella rajatapauksen: ihanteelliselle magneettisydämelle sen induktanssi on ääretön, mutta siinä on myös suhteellisen pieni käännös-kapasitanssi ja sen resonanssitaajuus on suunnilleen nolla, mikä on paljon pienempi kuin kytkentätaajuus.
Piiriin todella liittyy muuntajan oikosulkuresonanssitaajuus. Yleensä muuntajan oikosulkuresonanssitaajuuden tulisi olla enemmän kuin kaksi kytkentätaajuuden suuruusluokkaa.
