Návrhové úvahy pro tlumivky spínaných napájecích transformátorů se společným režimem
Během procesu návrhu výkonového transformátoru musí inženýři přesně vypočítat a dokončit návrh indukčnosti v běžném režimu a výběr hodnoty, který přímo souvisí s přesností provozu spínaného výkonového transformátoru. V dnešním článku si stručně rozebereme návrh soufázové indukčnosti spínaného napájecího transformátoru a podíváme se, na jaké problémy je třeba dát pozor při návrhu a výpočtu soufázové indukčnosti výkonového transformátoru. Při navrhování a výrobním procesu výkonových transformátorů potřebují inženýři navrhnout induktory se společným režimem. Jsou vyžadovány tři základní parametry, a to vstupní proud, impedance a frekvence a výběr magnetického jádra. Nejprve se podíváme na vstupní proud. Tato hodnota parametru přímo určuje průměr drátu potřebný pro vinutí. Při výpočtu a výběru průměru drátu je proudová hustota obvykle 400A/cm³, ale tato hodnota se musí měnit s nárůstem teploty induktoru. Typicky jsou vinutí provozována s jedním vodičem, což snižuje vysokofrekvenční šum a ztráty způsobené povrchovým efektem. V procesu výpočtu je impedance soufázové indukčnosti spínaného napájecího transformátoru obecně specifikována jako minimální hodnota za daných frekvenčních podmínek. Sériová lineární impedance poskytuje typicky požadovaný útlum hluku. Ale ve skutečnosti je problém lineární impedance často nejsnáze přehlédnutelný, takže konstruktéři často používají 50W síťový nástroj pro stabilizaci lineární impedance k testování tlumivek se společným režimem a postupně se stal standardní metodou pro testování výkonu induktorů se společným režimem. . Získané výsledky se však většinou značně liší od skutečnosti. Ve skutečnosti induktor se součinným režimem nejprve vytvoří -6dB útlum na oktávu při normální rohové frekvenci (hranová frekvence je -3dB produkovaná souosým induktorem). Tato rohová frekvence je obvykle velmi nízká, takže indukční reaktance může poskytovat impedanci. Proto lze indukčnost vyjádřit tímto vzorcem, konkrétně: Ls=Xx/2πf. Existuje další problém, kterému musí inženýři věnovat pozornost, to znamená, že při navrhování induktorů se společným režimem musí věnovat pozornost materiálu jádra a počtu požadovaných závitů. Podívejme se nejprve na výběr typu jádra. Pokud je zadaný indukční prostor, vybereme vhodný typ jádra podle tohoto prostoru. Není-li regulace, volí se obvykle typ jádra libovolně. Po určení modelu jádra výkonového transformátoru je dalším úkolem vypočítat maximální počet závitů, které může jádro navinout. Obecně řečeno, induktor se společným režimem má dvě vinutí, obvykle jednu vrstvu, a každé vinutí je rozmístěno na každé straně magnetického jádra a tato dvě vinutí musí být oddělena určitou vzdáleností. Občas se také používají dvouvrstvá a vrstvená vinutí, ale tato praxe zvýší distribuovanou kapacitu vinutí a sníží vysokofrekvenční výkon indukčnosti. Protože průměr měděného drátu byl určen velikostí lineárního proudu, lze vnitřní obvod vypočítat odečtením poloměru měděného drátu od poloměru vnitřního kruhu magnetického jádra. Proto lze maximální počet závitů vypočítat podle průměru měděného drátu plus izolace a obvodu každého vinutí.
