Úvahy o návrhu tlumivky v součinném režimu transformátoru spínaného napájecího zdroje
Během procesu návrhu výkonového transformátoru musí inženýři přesně vypočítat a dokončit návrh induktoru se společným režimem a numerický výběr, který přímo souvisí s provozní přesností spínaného napájecího transformátoru. V dnešním článku stručně analyzujeme návrh součinných tlumivek spínaných napájecích transformátorů, abychom viděli, na jaké problémy je třeba věnovat pozornost při procesu návrhu a výpočtu součinných tlumivek výkonových transformátorů. V procesu návrhu a výroby výkonových transformátorů potřebují inženýři navrhnout induktory se společným režimem, které vyžadují především tři základní parametry, a to vstupní proud, impedanci a frekvenci a volbu 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 pomocí jediného vodiče, což snižuje vysokofrekvenční hluk a ztráty způsobené povrchovým efektem. Během procesu výpočtu je impedance soufázového induktoru spínaného napájecího transformátoru obecně specifikována jako minimální hodnota za daných frekvenčních podmínek. Lineární impedance v sérii zajišťují obecně požadovaný útlum hluku. Ale ve skutečnosti jsou problémy s lineární impedancí často nejvíce přehlíženy. Proto konstruktéři často používají 50W lineární impedančně stabilizovaný síťový přístroj k testování tlumivek se souosým režimem a postupně se stal standardní metodou pro testování výkonu součinných induktorů. Získané výsledky se ale často značně liší od skutečnosti. Ve skutečnosti, když je součinný induktor normální, rohová frekvence nejprve vytvoří frekvenci, která zvyšuje -6dB útlum na oktávu (hranová frekvence je -3dB produkovaná souosým induktorem). Tato rohová frekvence je obvykle nízká, takže indukční reaktance může poskytovat impedanci. Indukčnost tedy může být vyjádřena tímto vzorcem, konkrétně: Ls=Xx/2πf. Je zde ještě jeden problém, kterému musí inženýři věnovat pozornost, to znamená, že při navrhování induktorů se společným režimem musí věnovat pozornost materiálu jádra a požadovanému počtu závitů. Nejprve se podívejme na výběr modelu magnetického jádra. Pokud existuje zadaný indukční prostor, vybereme vhodný model magnetického jádra podle tohoto prostoru. Pokud neexistuje žádná regulace, model magnetického jádra se obvykle volí libovolně. Po určení modelu jádra výkonového transformátoru je dalším krokem výpočet maximálního počtu otáček, které jádro může udělat. Obecně řečeno, induktor se společným režimem má dvě vinutí, obvykle jednu vrstvu, a každé vinutí je rozmístěno na každé straně jádra. Obě vinutí musí být oddělena určitou vzdáleností. Občas se také používají dvouvrstvá a vrstvená vinutí, ale tento přístup zvýší distribuovanou kapacitu vinutí a sníží vysokofrekvenční výkon induktoru. Protože průměr měděného drátu je určen velikostí lineárního proudu, lze vnitřní obvod vypočítat odečtením poloměru měděného drátu od vnitřního poloměru jádra. Proto lze maximální počet závitů vypočítat podle průměru měděného drátu plus izolace a obvodu každého vinutí.
