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

Transformator do HALF-BRIDGE

21 Sty 2015 23:44 2112 24
  • Poziom 22  
    Zastanawiam się jak policzyć uzwojenie pierwotne transformatora dla Half-bridge. Nie interesuje mnie na razie wtórne, bo skoro zwykłe trafo można podłączyć bez obciążenia, to na razie tylko pierwotne mnie interesuje i sterowanie 45%/45% wypełnienia na stałe w ramach testu.

    I teraz tak.
    Mam dobry rdzeń przykładowo:
    Ae=1cm2
    AL=100nH/zw^2
    Bmax=1T=1000mT=10 000Gs

    Napięcie zasilania mostka U = 320V
    Częstotliwość F=100kHz
    Wg wzoru to powinno być tak:
    Npri = 0,5*U*10^8 / ( 4*f*Bmax*Ae)
    Ae[cm2]
    Bmax[Gs]
    F[Hz]
    U[V]

    Liczymy:
    Npri = 0,5*U*10^8 / ( 4*f*Bmax*Ae) = 0,5*320V*10^8 / (4*100000Hz*10000*1) = 4

    I tu moje pytanie, tak mało? Nawet 10zw to moim zdaniem mało i bez sensu. Przy 10zw. mam indukcyjność
    L = 100nH/zw^2 * 10^2 = 100*100nH=10uH
    Przy takiej indukcyjności prąd płynący przez rdzeń zmieniałby się w zakresie +/-32A

    Gdzie jest błąd obliczeń albo jaki sens ma wzór na Npri skoro wyniki pracy takiego układu powodują, że nie ma on sensu?
  • Poziom 28  
    1. Co to za dziwny rdzeń z tak niskim AL?
    2. Bmax=1T to stanowczo za dużo, ferryty nasycają się przy 300mT, a przy 100kHz lepiej nie przekraczać 100mT.
  • Poziom 22  
    komatssu napisał:
    1. Co to za dziwny rdzeń z tak niskim AL?
    2. Bmax=1T to stanowczo za dużo, ferryty nasycają się przy 300mT, a przy 100kHz lepiej nie przekraczać 100mT.


    Np. Sendust albo High Flux Cores
    czyli nieco wyższa półka jeśli chodzi o częstotliwości i Bmax. MPP nieco gorsze, ale też mają do 0,8T.
    https://www.cwsbytemark.com/mfg/sendust.php

    Jeśli wszystko rozumiem, to powyższe moje założenia są zgodne np. z sendustami. A co dalej z obliczeniami? Oczywiście wiem, że założyć jakiś margines zapasu itd. ale to już przy realnych obliczeniach, a tam są tylko wstępne i bardziej teoretyczne związane z problemem dużego prądu. Zresztą założenie Bmax = 0,7T co byłoby już i tak z zapasem to nadal wyniki są "dziwne" i niczego w moim pytaniu nie zmieniają :).
  • Specjalista elektronik
    Nie wiem, skąd taki wzór: jeśli masz pole przekroju rdzenia 1cm2, a indukcja ma się zmieniać między -1T, a +1T z okresem 10us (przez 5us od -1T do +1T), to szybkość zmian strumienia magnetycznego będzie 40Wb/s, co odpowiada 40V/zwój (średnie napięcie w połówce przebiegu) - a więc 8 zwojów dla 320V to minimum ze względu na nasycenie rdzenia. Co do prądu, to do nasycenia rdzenia, który przy polu przekroju 1cm2 ma AL=100 (żeby mieć AL=100 wystarczy szczelina 1.26mm) potrzeba 1000A*zwój (a więc 125A przy 8 zwojach). To oznacza magazynowanie w rdzeniu energii 20kJ i związaną z tym moc bierną 4GW (i jest kwestia, ile z tego będzie zamieniane w ciepło). Pytanie, czy w twoim układzie to magazynowanie energii jest wykorzystywane, czy stanowi stratę?
  • Poziom 28  
    szeryf.rm napisał:
    Np. Sendust albo High Flux Cores
    czyli nieco wyższa półka jeśli chodzi o częstotliwości i Bmax. MPP nieco gorsze, ale też mają do 0,8T.
    https://www.cwsbytemark.com/mfg/sendust.php

    To są rdzenie do dławików, a nie transformatorów.
  • Poziom 22  
    komatssu napisał:
    szeryf.rm napisał:
    Np. Sendust albo High Flux Cores
    czyli nieco wyższa półka jeśli chodzi o częstotliwości i Bmax. MPP nieco gorsze, ale też mają do 0,8T.
    https://www.cwsbytemark.com/mfg/sendust.php

    To są rdzenie do dławików, a nie transformatorów.


    Z tej strony czytamy chociażby:
    Code:
    High Flux Cores ...
    
    3) Pulse Transformers and Flyback Transformers as its residual flux density is near to zero gauss. With the saturation flux density of 15K gauss, the usable flux density ( from zero to 15K gauss) is ideally suited for unipolar drive applications such as pulse transformer and flyback transformers.

    oraz
    Code:
    SENDUST ...
    
    Pulse Transformers, Fly-Back Transformers: The high flux density and low core loss make Sendust cores excellent for unidirectional drive applications such as pulse transformers and flyback transformers


    Jeśli te rdzenie chodzą ładnie nawet przy kilkuset kHz (podają niektórzy producenci 500kHz) a jednocześnie mają dobre parametry, a toroidalne dodatkowo rozproszoną szczelinę to ich zastosowanie wydaje mi się słuszne jako trafo do przetwornicy. Zresztą, skoro dławik może być do przetwornicy to równie dobrze z tego samego materiału może być trafo. W końcu AL tutaj nie jest wysokie w porównaniu z jakimiś nanopermami, które mają gigantyczne AL i tam inne zastosowanie poza filtrami raczej ciężko znaleźć, bo prądy nasycenia są malutkie już przy 2-3 zwojach.


    _jta_ napisał:
    Nie wiem, skąd taki wzór: jeśli masz pole przekroju rdzenia 1cm2, a indukcja ma się zmieniać między -1T, a +1T z okresem 10us (przez 5us od -1T do +1T), to szybkość zmian strumienia magnetycznego będzie 40Wb/s, co odpowiada 40V/zwój (średnie napięcie w połówce przebiegu) - a więc 8 zwojów dla 320V to minimum ze względu na nasycenie rdzenia.

    Twoje wyliczenia są zgodne z moimi. Mi wyszło 4 zwoje, dlatego że przy Half-Bridge liczymy dla połowy napięcia zasilania, a wiec dla 160V, bo kondensatory tworzą ów dzielnik.

    _jta_ napisał:
    Co do prądu, to do nasycenia rdzenia, który przy polu przekroju 1cm2 ma AL=100 (żeby mieć AL=100 wystarczy szczelina 1.26mm) potrzeba 1000A*zwój (a więc 125A przy 8 zwojach).


    Widzę, że w końcu ktoś ładnie mi potwierdził, że dobrze liczę, bo ten sam wynik 125A jako prąd nasycenia uzyskałem. Zastanawiam się tylko jak wygląda Twój wzór, zwłaszcza to ze szczeliną?

    _jta_ napisał:
    To oznacza magazynowanie w rdzeniu energii 20kJ i związaną z tym moc bierną 4GW


    Do tego miejsca tak samo policzyłem, tyle, że w moim konkretnym przypadku przy 4 zwojach i obliczeniach wychodzi Imax=250A, co daje przy 160V energię również 20kJ i w ten sam sposób licząc moc bierną 4GW

    _jta_ napisał:
    (i jest kwestia, ile z tego będzie zamieniane w ciepło). Pytanie, czy w twoim układzie to magazynowanie energii jest wykorzystywane, czy stanowi stratę?

    Mam zwykły układ halfbridge, tylko uzwojenie pierwotne, bez wtórnego na razie, biegnące luzem po 45% wypełnienia, czyli można przyjąć 50% dla uproszczenia. Układ to zasilanie (przyjmijmy, że mam idealne zasilanie 2x160V bez kond), 2 tranzystory, trafo z uzw. pierwotnym, układ kluczownia tranzystorów i nic więcej. W takim razie co się będzie działo z ciepłem? Takie prądy płynące przez rezystancję uzwojenia + rezystancję złącza tranzystorów dadzą odpowiednie straty rzędu:
    P=I^2 * (Ruzw + Rds)? Oczywiście trzeba uwzględnić tutaj narastanie prądu itd., że trzeba całkę, żeby policzyć dokładnie, ale chodzi mi tylko czy ten wzór to krok w dobrym kierunku?

    A więc, jeśli prądy płynące przez taki rdzeń dochodziłyby do 125A to takie też tranzystory byłyby potrzebne i odkładałoby się na nich tyle ile wynika z powyższego wzoru? Jeśli tak, to liczba zwojów musi być taka, aby nie przekraczać prądu tranzystorów, temperatury uzwojenia itd, a więc tylko sam wzór na Npri to zdecydowanie za mało jak są takie rdzenie i trzeba i tak więcej nawijać?
  • Specjalista elektronik
    Przede wszystkim kwestia: czy w twoim układzie energia zmagazynowana w polu magnetycznym jest wykorzystywana i stanowi podstawę działania przetwornicy (tak jest w przetwornicy flyback i innych dwutaktowych), czy tracona (tak jest w przetwornicach jednotaktowych)? Jeśli jest tracona, to należy ją zmniejszyć, stosując rdzeń o dużo większym AL. A poza tym, jaka może być indukcja w tym rdzeniu przy jakiej częstotliwości, żeby go nie przegrzać? Jest wiele ograniczeń, które trzeba uwzględnić przy projektowaniu, nie tylko maksymalną indukcję i maksymalną częstotliwość, ale i moc strat.
  • Poziom 22  
    _jta_ napisał:
    Przede wszystkim kwestia: czy w twoim układzie energia zmagazynowana w polu magnetycznym jest wykorzystywana i stanowi podstawę działania przetwornicy (tak jest w przetwornicy flyback i innych dwutaktowych), czy tracona (tak jest w przetwornicach jednotaktowych)?
    Jeśli jest tracona, to należy ją zmniejszyć, stosując rdzeń o dużo większym AL. A poza tym, jaka może być indukcja w tym rdzeniu przy jakiej częstotliwości, żeby go nie przegrzać? Jest wiele ograniczeń, które trzeba uwzględnić przy projektowaniu, nie tylko maksymalną indukcję i maksymalną częstotliwość, ale i moc strat.


    No właśnie, jedno czy dwutaktowa? Załóżmy, że to halfbridge zasilany 320V, bez dławika w uzwojeniu wtórnym? To jak to wtedy jest z tym taktem? Mi się wydaje, że jedno taktowa.

    Druga sprawa to chyba moc tracona w rezystancjach np. tranzystorów jest odpowiadająca prawu ohma i można narysować wykres P(t)=I(t)^2/Rds ? I tak samo dla uzwojeń można zrobić? To chyba dobrze rozumiem i to jeden z elementów strat? Bardzo proszę odnieś się do tego, bo na tym akurat mi zależy, bo nie wiem czy ta część jest dobrze przez mnie rozumiana.


    Znalazłem np. takie wykresy dla sendusta.
    http://www.kdm-mag.com/td/12.shtml
    Z przedostatniego wykresu odczytuję, że dla 100kHz przy 100mT straty wychodzą na poziomie 1W na cm3, a więc jak rdzeń miałby 20cm3, to straty byłyby 20W co dodatkowo trzeba byłoby odprowadzić co nie byłoby łatwe zapewne z małego rdzenia. Dobrze to obliczyłem? A dla 1T byłoby to ze 100W na cm3 do odprowadzenia przy 100kHz, a więc rzecz nierealna zupełnie przy pracy ciągłej.
  • Specjalista elektronik
    W jednotaktowych należy dążyć do uzyskania jak największej indukcyjności, więc rdzeń z AL=100 jest zdecydowanie nieodpowiedni. Co ma się dziać z energią zgromadzoną w cewce, kiedy wyłącza się jeden tranzystor, a włącza drugi? Jeśli będzie się zamieniać w ciepło, to może go być za dużo. Ale może da się ją odzyskać i odprowadzić z powrotem do zasilania?

    Tak, moc tracona w opornościach (Rds tranzystora, uzwojenie, połączenia) jest istotna - również ze względu nią w jednotaktowych dąży się do tego, żeby w uzwojeniu pierwotnym płynął głównie prąd odpowiadający obciążeniu uzwojeń wtórnych, a prąd magnesowania rdzenia był jak najmniejszy.

    Wygląda na to, że wybierając rdzeń trzeba zwracać uwagę nie tyle na indukcję nasycenia, co na wielkość strat - istotne jest, przy jakiej indukcji uda się odprowadzić ciepło powstające w rdzeniu i możliwe, że jakiś materiał o mniejszej indukcji nasycenia będzie miał mniejsze straty i będzie działał z większą indukcją. Z tego, co ja widzę na tym wykresie, to przy 100kHz (linia 5) straty wyniosą 1W/cm3 przy indukcji około 33mH - a to oznacza, że trzeba nawinąć 30 razy więcej zwojów.

    Z tą mocą i obliczeniami to jednak się pomyliłem, i to grubo: 1000A w indukcyjności 100nH to tylko 50mJ (W=1/2 L*I^2), to przy 100kHz odpowiada mocy 10kW. Ale potrzebujemy zmniejszyć indukcję 30 razy, a więc energię magazynowaną 900 razy - wyjdzie 11W. Pewnie dobrze by było, żeby i z tego większość odprowadzić z powrotem do zasilania, zamiast grzać tym tranzystory.
  • Poziom 22  
    _jta_ napisał:
    W jednotaktowych należy dążyć do uzyskania jak największej indukcyjności, więc rdzeń z AL=100 jest zdecydowanie nieodpowiedni. Co ma się dziać z energią zgromadzoną w cewce, kiedy wyłącza się jeden tranzystor, a włącza drugi? Jeśli będzie się zamieniać w ciepło, to może go być za dużo. Ale może da się ją odzyskać i odprowadzić z powrotem do zasilania?


    Ale w half bridge chyba jest oddawane do zasilania. Z tego co widzę nawet na symulacji to prąd wejściowy zasilania jest niewielki podczas gdy prąd dławika w np. moim symulacyjnym przykładzie rośnie i maleje liniowo +/-10A (akurat tyle miałem na symulacji w tej chwili). A więc wszystko wraca do zasilania i strat z tej strony chyba nie ma zbyt wiele. Zresztą halfbridge pozwala na robienie nawet przetwornic do 1kW i większych.

    _jta_ napisał:
    Tak, moc tracona w opornościach (Rds tranzystora, uzwojenie, połączenia) jest istotna - również ze względu nią w jednotaktowych dąży się do tego, żeby w uzwojeniu pierwotnym płynął głównie prąd odpowiadający obciążeniu uzwojeń wtórnych, a prąd magnesowania rdzenia był jak najmniejszy.


    Krótko mówiąc co na rezystancji to zwykły wzór I^2*R do obliczenia mocy chwilowej, standardowo.

    _jta_ napisał:
    Wygląda na to, że wybierając rdzeń trzeba zwracać uwagę nie tyle na indukcję nasycenia, co na wielkość strat - istotne jest, przy jakiej indukcji uda się odprowadzić ciepło powstające w rdzeniu i możliwe, że jakiś materiał o mniejszej indukcji nasycenia będzie miał mniejsze straty i będzie działał z większą indukcją. Z tego, co ja widzę na tym wykresie, to przy 100kHz (linia 5) straty wyniosą 1W/cm3 przy indukcji około 33mH - a to oznacza, że trzeba nawinąć 30 razy więcej zwojów.


    To chyba coś źle policzyłeś, bo jak mi wyszło 4 zwoje dla 320V (bo trzeba liczyć po 160V) to 30*4=120zw, a 120zw to 120^2*100nH=1.44mH. Licząc nawet podstawę 8zw, to dla 8*30=240zw wyjdzie tylko 5,7mH

    _jta_ napisał:
    Z tą mocą i obliczeniami to jednak się pomyliłem, i to grubo: 1000A w indukcyjności 100nH to tylko 50mJ (W=1/2 L*I^2), to przy 100kHz odpowiada mocy 10kW. Ale potrzebujemy zmniejszyć indukcję 30 razy, a więc energię magazynowaną 900 razy - wyjdzie 11W. Pewnie dobrze by było, żeby i z tego większość odprowadzić z powrotem do zasilania, zamiast grzać tym tranzystory.


    No tak, ale to chyba wróci do zasilania, a więc główne straty to:
    * rdzeń na podstawie jego parametrów
    * złącza tranzystora
    * straty w uzwojeniach
    To są straty najwyraźniej w przypadku uzw. pierwotnego.

    Czy wszystko się zgadza z tego co napisałem wg Ciebie? czyli jak mam prąd zmieniający się np. +/-10A, z czego większość do zasilania wraca, to tranzystory muszą wytrzymywać tak ten prąd "mocy biernej" a nie tylko moc czynną?
  • Specjalista elektronik
    Ops, pomyliłem jednostkę: miały być nie 33mH, tylko 33mT - chodziło o indukcję magnetyczną.

    320V na indukcyjności 5.76mH da szybkość narastania prądu 56mA/us, czyli przez 5us (pół okresu) to będzie 280mA. Albo i dwa razy mniej: na początku półokresu prąd będzie -140mA, na końcu +140mA; indukcja będzie się zmieniać od -33.6mT do +33.6mT. Tylko, że to będzie dla 240 zwojów - pytanie, jaki może wtedy być przekrój drutu.
  • Poziom 22  
    _jta_ napisał:
    Ops, pomyliłem jednostkę: miały być nie 33mH, tylko 33mT - chodziło o indukcję magnetyczną.

    320V na indukcyjności 5.76mH da szybkość narastania prądu 56mA/us, czyli przez 5us (pół okresu) to będzie 280mA. Albo i dwa razy mniej: na początku półokresu prąd będzie -140mA, na końcu +140mA; indukcja będzie się zmieniać od -33.6mT do +33.6mT. Tylko, że to będzie dla 240 zwojów - pytanie, jaki może wtedy być przekrój drutu.


    Właściwie w tym przypadku rozwiałeś większość moich wątpliwości, bo skoro nie może być zbyt mało zwojów tak jak sądziłem, to zwieszenie ich liczby oczywiści rozwiewa wątpliwości. Przy okazji tylko swoimi obliczeniami utwierdziłeś mnie w przekonaniu, że znalezione przeze mnie informacje i wzory prawidłowo poukładałem.

    Mam tylko ostatnie pytanie dotyczące uzw. pierwotnego i tego co napisałem już wcześniej.
    Skoro nadmiar chyba wróci do zasilania, to główne straty to:
    * rdzeń na podstawie jego parametrów
    * złącza tranzystora
    * straty w uzwojeniach
    a tranzystory muszę wytrzymywać prąd maksymalny wynikający z mocy biernej pobieranej przez trafo a także mocy czynnej.

    Czy powyższe dobrze zrozumiałem?
  • Poziom 22  
    No, mniej więcej o taki schemat chodzi.

    Spójrz jeszcze na to:
    http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/hgw_smps_e.html

    Dobry jesteś w te klocki z obliczeniami i teorią to pewnie to też mi podpowiesz.
    Zastanawiam się nad tym kalkulatorem. On nie uwzględnia ile zw. N1 i N2 tylko przekładnie. Powiedz mi co byłoby, gdybym na rdzeniu nawinął specjalnie bardzo dużo zwojów, tak że pierwotne byłoby np. 1000zw, wtedy mielibyśmy:
    Npri = 1000zw.
    Ae = 1cm2 = 100mm2
    AL=1000nH <- tutaj dałem specjalnie 1000nH, a nie 100 tak jak poprzednio, żeby pokazać o co chodzi
    Przekładnia trafa np. 20:1

    Jeśli Npri=1000zw to ind. pierwotnego uzwojenia wynosi: L=1000^2*1000=1000mH=1H
    Przy takiej indukcyjności Imax dla rdzenia dla 1T wyniesie 0,1A (liczę dla max 1T, bo w końcu tyle jest dla tego rdzenia), ale podczas pracy bez obciążenia prąd jałowy wyniesie +/-400uA.
    Przekładnia jest 20:1 więc na wtórnym jest 50 zw. Dławik na razie ze schematu wyjściowy pomińmy, mostek też, mamy trafo 1000:50 zw o podanych parametrach. Na wyjściu powinno być napięcie 160:20=8V.
    Podpinam rezystor bezpośrednio na wyjściu 2 ohmy, a więc teoretycznie popłynie 8/2=4A przez rezystor a prąd wejściowy wyniesie tyle co przekładania transformatora czyli około 20 razy mniej, więc 4/20=0,2A.
    I teraz moje pytanie. Jak drugie uzwojenie wpływa na pierwsze uzwojenie na maksymalny prąd Imax, bo normalnie bez obciązenia wynosi 0,1A, a jak obciążamy wtórne to nadal wyniesie 0,1A, czy też wzrośnie jakoś proporcjonalnie do zmian na wyjściu?
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Cytat:
    Jeśli Npri=1000zw to ind. pierwotnego uzwojenia wynosi: L=1000^2*1000=1000mH=1H
    Przy takiej indukcyjności Imax dla rdzenia dla 1T wyniesie 0,1A (liczę dla max 1T, bo w końcu tyle jest dla tego rdzenia), ale podczas pracy bez obciążenia prąd jałowy wyniesie +/-400uA.
    W praktyce by to nie wyszło, bo transformator o bardzo dużej liczbie zwojów miał by dużą pojemność miedzyzwojową, i to zmniejszyło by jego reaktancje.

    Cytat:
    Przekładnia jest 20:1 więc na wtórnym jest 50 zw. Dławik na razie ze schematu wyjściowy pomińmy, mostek też, mamy trafo 1000:50 zw o podanych parametrach. Na wyjściu powinno być napięcie 160:20=8V.
    Podpinam rezystor bezpośrednio na wyjściu 2 ohmy, a więc teoretycznie popłynie 8/2=4A przez rezystor a prąd wejściowy wyniesie tyle co przekładania transformatora czyli około 20 razy mniej, więc 4/20=0,2A.
    I teraz moje pytanie. Jak drugie uzwojenie wpływa na pierwsze uzwojenie na maksymalny prąd Imax, bo normalnie bez obciązenia wynosi 0,1A, a jak obciążamy wtórne to nadal wyniesie 0,1A, czy też wzrośnie jakoś proporcjonalnie do zmian na wyjściu?
    Prąd magnesowania ma kształt trójkątny i zależy tylko od napiecia - nie ma związku z obciążeniem, ponieważ na rezystorze jest napiecie prostkokątne to i prąd obciążenia będzie prostokątny, prąd ten przeniesie sie przez przekładnię i razem z prądem magnesowania zsumuje sie na prąd pierwotny, Zwiększanie prądu obciazenia nie zmieni indukcji w rdzeniu wiec wbrew powszechnej opinii rdzeń nie ogranicza mocy przenoszonej przez transformator ograniczeniem jest ilość miejsca na uzwojenia
  • Poziom 22  
    jarek_lnx napisał:
    Cytat:
    Jeśli Npri=1000zw to ind. pierwotnego uzwojenia wynosi: L=1000^2*1000=1000mH=1H
    Przy takiej indukcyjności Imax dla rdzenia dla 1T wyniesie 0,1A (liczę dla max 1T, bo w końcu tyle jest dla tego rdzenia), ale podczas pracy bez obciążenia prąd jałowy wyniesie +/-400uA.
    W praktyce by to nie wyszło, bo transformator o bardzo dużej liczbie zwojów miał by dużą pojemność miedzyzwojową, i to zmniejszyło by jego reaktancje.


    No tak, ale zakładamy, że to bez znaczenia. To i tak na razie tylko teoria, bo praktyka to zupełnie inna bajka. Dojdzie cała masa innych problemów ;).

    jarek_lnx napisał:

    Cytat:
    Przekładnia jest 20:1 więc na wtórnym jest 50 zw. Dławik na razie ze schematu wyjściowy pomińmy, mostek też, mamy trafo 1000:50 zw o podanych parametrach. Na wyjściu powinno być napięcie 160:20=8V.
    Podpinam rezystor bezpośrednio na wyjściu 2 ohmy, a więc teoretycznie popłynie 8/2=4A przez rezystor a prąd wejściowy wyniesie tyle co przekładania transformatora czyli około 20 razy mniej, więc 4/20=0,2A.
    I teraz moje pytanie. Jak drugie uzwojenie wpływa na pierwsze uzwojenie na maksymalny prąd Imax, bo normalnie bez obciązenia wynosi 0,1A, a jak obciążamy wtórne to nadal wyniesie 0,1A, czy też wzrośnie jakoś proporcjonalnie do zmian na wyjściu?
    Prąd magnesowania ma kształt trójkątny i zależy tylko od napiecia - nie ma związku z obciążeniem, ponieważ na rezystorze jest napiecie prostkokątne to i prąd obciążenia będzie prostokątny, prąd ten przeniesie sie przez przekładnię i razem z prądem magnesowania zsumuje sie na prąd pierwotny, Zwiększanie prądu obciazenia nie zmieni indukcji w rdzeniu wiec wbrew powszechnej opinii rdzeń nie ogranicza mocy przenoszonej przez transformator ograniczeniem jest ilość miejsca na uzwojenia


    Ograniczeniem mocy są jeszcze straty w rdzeniu do czego udało się dojść w tym wątku ;).

    Czyli jeśli dobrze zrozumiałem nie dojdzie do nasycenia rdzenia, bo do niego teoretycznie nigdy nie dojdzie pod wpływem obciążenia i obciążenie może być nawet teoretycznie (pomijając wszystkie inne ograniczenia) 100A to po pierwotnej będzie 100A/20przekładnia=5A i nie ma znaczenia, że z prądu nasycenia wychodzi tylko 0,1A, bo oba prądy się sumują ale tylko ten z pracy jałowej jest prądem, który ważny jest dla nasycenia?

    I to samo dotyczy wszelkich innych obciążeń na wyjściu czy tylko samej rezystancji? Mostek z diodą i dławikiem wyjściowym to ta sama zasada?
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    Z tysiącem zwojów to indukcyjność by było 100mH (nie 1H: mamy AL=100, L=N^2*100nH) częstotliwość rezonansowa mogłaby wyjść rzędu 30kHz - a nie należy robić niższej, niż częstotliwość pracy przetwornicy. Czyli nie należy przekraczać około 300 zwojów - to jeszcze zależy od sposobu nawinięcia, grubsze przekładki (zwłaszcza zawierające sporo powietrza) zmniejszają pojemność, nawijanie warstw od tego samego końca (po nawinięciu warstwy wracamy do początku i tam zaczynamy następną) też...

    Tak, tylko prąd pracy jałowej daje wkład do pola w rdzeniu i powoduje jego grzanie. Poza tym napięcie blisko rdzenia - warto zrobić luźny karkas i coś pod niego wepchać, np. odrobinkę styropianu. Zwłaszcza daleko od rdzenia powinny być "gorące" warstwy uzwojenia (bliskie tego końca, który będzie miał napięcie zmienne względem masy), ale jak będą bliskie innego uzwojenia, to wyjdzie większa pojemność...
  • Poziom 22  
    _jta_ napisał:
    Z tysiącem zwojów to indukcyjność by było 100mH (nie 1H: mamy AL=100, L=N^2*100nH) częstotliwość rezonansowa mogłaby wyjść rzędu 30kHz - a nie należy robić niższej, niż częstotliwość pracy przetwornicy. Czyli nie należy przekraczać około 300 zwojów - to jeszcze zależy od sposobu nawinięcia, grubsze przekładki (zwłaszcza zawierające sporo powietrza) zmniejszają pojemność, nawijanie warstw od tego samego końca (po nawinięciu warstwy wracamy do początku i tam zaczynamy następną) też...


    Ze względu na to żeby w przykładzie wyszło 1H zmieniłem lekko dane we wcześniejszym poście, inaczej wiem, że pytanie nie miałoby sensu.



    szeryf.rm napisał:
    ...pierwotne byłoby np. 1000zw, wtedy mielibyśmy:
    Npri = 1000zw.
    Ae = 1cm2 = 100mm2
    AL=1000nH <- tutaj dałem specjalnie 1000nH, a nie 100 tak jak poprzednio, żeby pokazać o co chodzi
    Przekładnia trafa np. 20:1

    Jeśli Npri=1000zw to ind. pierwotnego uzwojenia wynosi: L=1000^2*1000=1000mH=1H...



    A więc wszystko jasne, wreszcie ktoś to jasno mi wyjaśnił.

    Pozostaje mi już tylko jedno banalne zapewne dla Ciebie pytanie.
    Chodzi mi o szczelinę. Jeśli mamy dany rdzeń bez szczeliny, są podane parametry np. Ae, AL, Bmax, wymiary to jak z tego policzyć jaki zmianę AL dla szczeliny? Jak Ty to policzyłeś wcześniej?
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    Parametry szczeliny: S (pole powierzchni) i d (szerokość - odległość powierzchni, które zostały od siebie odsunięte); ale jeśli odsuwamy od siebie dwie części rdzenia, to powstają zwykle dwie szczeliny (chyba, żeby rdzeń był jakoś sprytnie zrobiony tak, by była tylko jedna) - trzeba będzie policzyć wkład od obu. Szczelina ma swój własny AL=µ0*S/d, gdzie µ0=0.4π nH/mm (0.4π=1.256637).

    Jeśli mamy rdzeń, który bez szczeliny ma pewną wartość AL=AL0, to aby wyliczyć AL ze szczelinami, należy dla każdej szczeliny policzyć jej AL, dodać ich odwrotności, i wziąć odwrotność z sumy (czyli dla 2 szczelin AL=1/(1/AL0+1/AL1+1/AL2), gdzie AL1 i AL2 są wyliczone z wzoru AL=µ0*S/d dla obu szczelin).

    Chyba łatwiej intuicyjnie zobaczyć, o co chodzi (ale tylko dla rdzenia o stałym przekroju S), jeśli AL przeliczymy na szerokość szczeliny d=µ0*S/AL (dla AL=100 i S=1cm2, d=~1.26 mm): po złożeniu rdzenia tak, by powstały szczeliny, dodajemy ich szerokości do szerokości "szczeliny wewnętrznej" rdzenia, co jest dość naturalne i oczywiste, a potem sumę szczelin przeliczamy na AL, żeby wyliczyć indukcyjność.
  • Poziom 22  
    Dzięki za informacje.
    Wszystko jest jasne z tego co tutaj napisano.
  • Poziom 22  
    Jeszcze mam jedno pytanie teoretyczne związane poniekąd z tematem.

    Zakładając, że rdzeń ma Imax=200A oraz rezystancja uzwojenia R=1ohm i L=10uH, rezystancja tranzystora np. 0,5ohm. Podłączając ten rdzeń pod napięcie prostokątne 1kHz 100V o wypełnieniu 50% to ile energii zgromadzi się w rdzeniu?
    Widać wyraźnie i nie ma co tu liczyć, że na pewno popłynie prąd 100V/1ohm = 100A i więcej nie popłynie.
    I teraz podstawiam to do wzoru 0,5*L*I^2=0,05J?
    A więc moc będzie równa 0,05 / (1/2000)=100W?
    I nie ma tu znaczenia, że przed końcem cyklu właczenia tranzystora napięcie na cewce będzie wynosić 100/1,5ohm*1=67V, na tranzystorze 33V?
    Ważne jest tylko to, że w momencie wyłączenia przez cewkę płynie 100A i tylko to jest ważne, napięcie na niej jest bez znaczenia zupełnie?
  • Specjalista elektronik
    Ale prąd cewki będzie nie 100A, a niecałe 2/3 tego... to oznacza moc magazynowaną 44.4444W, przy założeniu, że prąd płynie na zmianę w dwóch kierunkach. A i to tylko przy braku obciążenia. Nie wiem tylko, jak chcesz uzyskać taką oporność przy takiej indukcyjności - mam wrażenie, że cewka 10uH bez rdzenia ma dziesiątki razy mniejszą oporność, a z rdzeniem jeszcze mniejszą.
  • Poziom 22  
    _jta_ napisał:
    Ale prąd cewki będzie nie 100A, a niecałe 2/3 tego... to oznacza moc magazynowaną 44.4444W, przy założeniu, że prąd płynie na zmianę w dwóch kierunkach. A i to tylko przy braku obciążenia. Nie wiem tylko, jak chcesz uzyskać taką oporność przy takiej indukcyjności - mam wrażenie, że cewka 10uH bez rdzenia ma dziesiątki razy mniejszą oporność, a z rdzeniem jeszcze mniejszą.


    Tutaj jedynie tylko teoria, nie ma sensu wdawać się w szczegóły, bo to po prostu czyste zadanie teoretyczne, bo to do czego to potrzebuje jeszcze nawet nie jest przeliczone. Bardziej mi to potrzebne, żeby zrozumieć jak to działa.

    Faktycznie, źle policzyłem ten prąd, bo na początku napisałem bez Rtranzystora, potem Rtr dodałem i tak przez to nie wszystko dobrze napisałem. A więc z tego co napisałeś, to napięcie odłożone na cewce nie ma nic do energii zmagazynowanej w rdzeniu, która zależy tylko od tego ile w danej chwili przepływa prądu?
    A więc w przypadku sterowania 1kHz 50%/50% raz w jedną raz w drugą to byłoby ok 44W, w przypadku sterowania na zasadzie włącz, wyłącz, to w chwili wyłączenia prądu cewka odda zmagazynowaną energię, która w tym przypadku byłaby 22W (tak jak w przetwornicach typu np. step_up)? Dobrze zrozumiałem?
  • Specjalista elektronik
    Energia zmagazynowana zależy od charakterystyki cewki (w zakresie liniowym wystarczy indukcyjność) i od prądu, jaki przez nią płynie. Dobrze zrozumiałeś, przy pracy włącz/wyłącz podczas wyłączania cewka by oddawała energię, która przy częstotliwości 1kHz dawała moc 22W. I byłoby to niewiele w porównaniu do mocy strat na oporności cewki, która byłaby 100 razy większa - czyli miałbyś sprawność 1%. Jakkolwiek zwiększenie częstotliwości spowodowałoby zwiększenie mocy oddawanej bez zwiększenia mocy strat - przy 100kHz miałbyś już sprawność 50%. Oczywiście to bardzo teoretycznie - taka moc strat szybko by zniszczyła cewkę...

    Sensowne jest zrobienie cewki tak, by stosunek indukcyjności do oporności był dużo wyższy - np. około 1000 razy. Oporność cewki nie powinna być ograniczeniem jej prądu - prąd na początku narasta z szybkością U/L (U=napięcie, L=indukcyjność) - dla L=10uH i U=100V to by było 10A/us; tranzystor powinien się wyłączyć, gdy spadek napięcia na oporności cewki jest jeszcze znacznie mniejszy od napięcia zasilania, czyli w tym wypadku np. po 2us - wtedy prąd sięgnie 20A, moc strat 400W (ale średnia podczas narastania będzie 133.3W), a przy wyłączaniu cewka będzie miała do oddania energię 0.5*10uH*20A*20A=2mJ; powiedzmy, że oddawanie energii zajmie jej to kolejne 2us, podczas który nadal będzie średnio tracić 133.3W, wtedy straty podczas oddawania będą 2us*133.3W=267uJ, czyli cewka odda tylko 1733uJ, a przedtem pobrała 2267uJ (2mJ zmagazynowane + straty), więc sprawność będzie 76%. Krótszy czas magazynowania poprawi sprawność. To oczywiście w dużym uproszczeniu, bo przy zwiększonej częstotliwości oporność jest większa i są jeszcze inne straty.
  • Poziom 22  
    Ok, to wszystko rozumiem już z tej części.
    I zostało mi tylko ostatnie pytanie.
    Jakie korzyści są z topologii Half-bridge i Full-bridge? Wiem już, że energia nie jest magazynowana w rdzeniu poza mocą bierną w przeciwieństwie do np. flyback gdzie to rdzeń decydował o tym ile energii było przekazywane na wyjściu. Zastanawiam się jeszcze nad poziomem zakłóceń wprowadzanych do sieci w przypadku tych dwóch topologii half/full oraz flyback w trybie ciągłym i nieciągłym.