Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Rozmiar rdzenia w przetwornicach Forward i Half-Bridge

kekon 23 Paź 2010 10:26 3239 6
  • #1 23 Paź 2010 10:26
    kekon
    Poziom 17  

    Dobór wielkości rdzenia zależy, oprócz mocy, jak wiadomo od wielu czynników jednak są pewne zależności z któym można obliczyć wsp. AP czyli iloczyn tzw. okna rdzenia i powierzchni przekroju rdzenia Ae. Do tej pory zajmowałem się tylko przetwornicami Flyback i Forward. W przypadku Forward korzystałem z dobrym skutkiem poniższej zależności do obliczenia wsp. AP: (nota aplikacyjna: "Application Note AN4134. Design Guidelines for Off-line Forward Converters
    Using Fairchild Power Switch (FPSTM)"

    http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-4134.pdf

    AP = ((11,1 / P) / (0,141 * B * f)) ^ 1,31 [cm^4] (1)

    gdzie:

    P - moc transformatora (z uwzględnieniem sprawności przetwornicy)
    f - częst pracy
    B - indukcja w rdzeniu

    W pewnej nocie aplikacyjnej "A 300W, 300kHz current-mode Half-Bridge Converter with multiple outputs Using Coupled Inductors" autor używa następującej zależności do obliczenia AP dla trafo Half-Bridge:

    http://focus.ti.com/lit/ml/slup083/slup083.pdf


    AP = ((11,1 * P) / (0,123 * B * f)) ^ 1,143 [cm^4] (2)

    "Na chłopski rozum" rdzeń w przetwornicy Half-Bridge o takiej samej mocy powinien być mniejszy od rdzenia w przetwornicy typu Forward.
    Z podanych powyżej zależności wynika, że dla przetwornicy Half-bridge wsp. AP wychodzi ok. 2x większy niż w przypadku Forward, co wydaje się nonsensem.
    Myślę, że gdzieś popełniam błąd jednak nie mogę tego znaleźć.

    Z kolei w innej nocie aplikacyjnej pt. "Power Transformer Design" podana jest zależność:

    http://focus.ti.com/lit/ml/slup126/slup126.pdf

    AP = (P / (K * f * B)) ^ 1,333 [cm^4] (3)

    K = 0,014 dla Forward
    K = 0,017 dla Half-bridge i Full-bridge

    Wzory (1) i (3) dają praktycznie ten sam wynik dla topologii Forward. Natomiast wzór (3) jak wspomniałem, daje większy wynik dla Half-bridge niż Forward dla tej samej mocy, f i B.
    Czy spotkaliście sie z podobnym problemem ?

    0 6
  • #2 23 Paź 2010 12:04
    Dar.El
    Poziom 40  

    Witam
    Przetwornica Half-bridge przenosi moc w każdym półokresie f a Forward tylko w jednym. Ale stosując mniejszy rdzeń, będziesz miał też mniejsze okno w którym zmieści się mniej miedzi i moc będzie też mniejsza. Moc jaką można uzyskać jest zależna przede wszystkim od średnicy przewodów, więc trzeba iść w tym kierunku, np. podnieść częstotliwość.

    -1
  • #3 23 Paź 2010 12:24
    kekon
    Poziom 17  

    Cytat:
    Witam
    Przetwornica Half-bridge przenosi moc w każdym półokresie f a Forward tylko w jednym. Ale stosując mniejszy rdzeń, będziesz miał też mniejsze okno w którym zmieści się mniej miedzi i moc będzie też mniejsza. Moc jaką można uzyskać jest zależna przede wszystkim od średnicy przewodów, więc trzeba iść w tym kierunku, np. podnieść częstotliwość.


    Tak, to wiem. Chodzi mi o to skąd biorą się duże rozbieżności dla wsp. AP przy stosowaniu różnych wzorów na obliczanie tego współczynnika.
    Nie do końca tak jest, że moc jest zależna od średnicy przewodów - bo można zastosować gruby drut (nawet jeśli się zmieści) na zbyt małym rdzeniu, który po prostu nie będzie w stanie przenieść żądanej mocy.
    Podniesienie częstotliwości zmniejsza rozmiar rdzenia ale trzeba pamiętać o tym, że większa f to większe straty w rdzeniu. Aby zmniejszyć ten efekt zwykle zmniejsza się także indukcję w rdzeniu. Wtedy niestety zwiększa się liczba zwojów i w efekcie straty w miedzi. Tak więc "jak nie kijem to pałką".

    0
  • #4 23 Paź 2010 20:15
    Quarz
    Poziom 43  

    Witam,
    porównywanie wartości współczynnika konstrukcyjnego - AP - transformatora dla różnych typów przetwornic, tu Forward i Half-Bridge, przy założeniu tej samej mocy przenoszonej oraz przy takiej samej wartości częstotliwości przełączania jak dla takiej samej wartości indukcji magnetycznej w rdzeniu, to nieporozumienie.
    A to ze względu na odmienny w tych przetwornicach sposób przenoszenia energii - za pomocą pola magnetycznego - ze strony pierwotnej na wtórną, a również ze względu na inny sposób magnesowania (przemagnesowania) rdzenia magnetycznego.
    W przetwornicy typu Forward znak wektora indukcji magnetycznej nie zmienia się, a w Half-Bridge zmienia się - mamy tam przemagnesowanie od +B do -B i na odwrót.
    Natomiast w przetwornicy typu Half-Bridge energia (jej porcja) jest przenoszona w każdym takcie, a w Forward w co drugim.

    Pozdrawiam

    -1
  • #5 24 Paź 2010 09:19
    kekon
    Poziom 17  

    Cytat:
    porównywanie wartości współczynnika konstrukcyjnego - AP - transformatora dla różnych typów przetwornic, tu Forward i Half-Bridge, przy założeniu tej samej mocy przenoszonej oraz przy takiej samej wartości częstotliwości przełączania jak dla takiej samej wartości indukcji magnetycznej w rdzeniu, to nieporozumienie.


    Co jest więc zaletą przetwornicy half-bridge w porównaniu do pozostałych (oprócz mniejszych tętnień na wyjściu i prądów szczytowych w uzwojeniach) ?

    0
  • #6 24 Paź 2010 09:56
    Quarz
    Poziom 43  

    kekon napisał:
    Cytat:
    porównywanie wartości współczynnika konstrukcyjnego - AP - transformatora dla różnych typów przetwornic, tu Forward i Half-Bridge, przy założeniu tej samej mocy przenoszonej oraz przy takiej samej wartości częstotliwości przełączania jak dla takiej samej wartości indukcji magnetycznej w rdzeniu, to nieporozumienie.

    Co jest więc zaletą przetwornicy half-bridge w porównaniu do pozostałych (oprócz mniejszych tętnień na wyjściu i prądów szczytowych w uzwojeniach) ?
    Hehh ... pytasz poważnie, czy robisz sobie tu 'jaja' ... :?: :idea: :D
    Po odpowiedź - oczywistą, dla znających zasadę działania jednotranzystorowej przetwornicy Forward - odsyłam do, np. na stronę 112 i dalsze, monografii Ödöna Ferenczi, "Zasilanie układów elektronicznych Zasilacze impulsowe", WN-T Warszawa 1989 (stron 384) - ISBN 83-2204-0963-2
    Szczególnie polecam analizę wykresu na rysunku 4.1 c) ... :idea: 8-O

    -1
  • #7 24 Paź 2010 15:09
    prezeswal
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Regulamin p.16, temat zamykam.

    0