dimenzování vinutí impulzního trafa

Zpráva

martin100 · #1 Příspěvek od **martin100** » 08 pro 2010, 23:21

Dobrý den,
obracím se na zkušenější v této oblasti s prosbou o radu ohledně vhodné proudové hustoty při návrhu im. trafa. Cílem je postavit si spínaný regulovatelný zdroj 0-30V 0-4A jehož měnič je z důvodu bezpečnostního napájený z továrně vyráběného síťového trafa 230/24V. Měnič je obyčejný push-pull s dvěma primáry, mosfety a 494. Trafo jsem použil takové, jako se dávají do PC zdrojů ATX cca 300W a výše (samozřejmě ne v STB zdroji). Při brouzdání po tomto diskuzním fóru jsem našel vzoreček pro výpočet N1V, jenže neznám Bmax pro toto trafo. Pohroužil jsem se tedy do pokusů a zkusil N1V i transformační poměr odhadem s tím, že původně bylo na sekundáru pro 12V navinuto 7 závitů. Pracuje navíc na stejné frekveci. Měnič funguje dobře, účinnost ucházející, jenže se trafo příliš hřeje - přičemž nezáleží ani tak na šířče implulzů jako na odebíraném proudu. Po 15 minutách s odebíraným proudem 4A se na vinutí nedá udržet prst a deformuje se izolační páska prokládající vinutí. Jak primár tak sekundár jsem vinul drátem o průměru 0,8mm. Zkusil jsem tedy (jak se tato trafa navíjejí) více dráty menšího průměru a sice 4 x 0,5mm. Výsledek stejný. Zkusil jsem ještě jedem pokus - navinout obě vinutí 2 x 0,8mm jenže jsem narazil na problém jiný - vinutí se do kostry nevejde....

Mám knížky "Napájecí zdroje" 1-3 od A. Krejčiříka, ale z jeho návrhů a příkladů moc moudrý nejsem. Někde uvádí proudovou hustotu 3,5A/mm2 v jiném případě vinout sekundár 2 x 0,46mm pro I=5A. Tak nevím. Zkoušel jsem i změnu frekvence ale bez znatelného výsledku. Začínám si myslet, že na vině není malý průměr vodičů ale něco jiného.

Vím že z mé strany by se dalo napsat mnohem víc konkrétních údajů, ale pro počáteční orientaci to snad postačí.

předem moc díky za tipy, postřehy

Andrea · #2 Příspěvek od **Andrea** » 08 pro 2010, 23:39

U těch traf bývá N1V=0.25 (4V na závit), musíš to brát podle primáru (40z na 160V), na 12V sekundáru není 12V ale víc než 2x tolik.

AmarokCZ · #3 Příspěvek od **AmarokCZ** » 09 pro 2010, 10:34

Tvoje proudové hustoty (8 popř. 5A/mm^2) jsou dost velké, např. Pramet v katalogu uvádí proudové hustoty (pro oteplení 15K) 1,5 až 8A/mm^2 v závislosti na velikosti jádra. U velikosti jádra, které jsi použil bych zvolil cca 3 až 4 A/mm^2.
Já většinou volím hustoty co nejmenší v rámci toho, co se vejde do kostry, nad 5A/mm^2 bych po jistých zkušenostech už nešel.
Další možností je taky to, že máš nastavené moc velké sycení.

martin100 · #4 Příspěvek od **martin100** » 11 pro 2010, 20:22

A jsem tady zase. Bohužel. Jak napsala Andrea, použil jsem pro odhad počet závitů sekundáru, takže vyšel vysoký N1V a na kostru se optimálně dimenzované vinutí nevešlo. Vím, že mnou zvolená proudová hustota je přímo vražedná, protože jsem namotal hromadu síťových traf. Takže jsem upravil počty závitů, použil drát 2 x 0,8mm (nic silnějšího po ruce nebylo a vinout 3x se mi fakt nechtělo), čímž jsem se dostal na 4A/mm^2 a zapnul. Trafo se hřálo stějně, navíc začaly neskutečně topit tranzistory a účinnost šla do háje. Trochu se to zlepšilo po zvýšení frekvence na 100kHz, ale i tak se to nedalo provozovat. Zaměřil jsem se na nárazovou tlumivku. Na webu "Design of switch power supplies" sice stejný typ měniče uvedený není, ale v zoufalosti jsem vybral polomost, zadal mé hodnoty a indukčnost vyšla na cca 50 uH. Moje měla 130uH. Odmotal jsem tedy závity na onu indukčnost a zapnul. Tranzistory s trafem zchladly a účinnost se vyšplhala na hodnoty důstojné spínaného zdroje. Ptám se tedy, proč vyšší indukčnost způsobovala mnou popsaný jev - já si bláhově myslel, že vyšší hodnota spíš napomůže měkčímu chodu s nevýhodou většího úbytku napětí a hodnotu indukčnosti tedy neřešil. Jenže hodnota indukčnosti závisí na Iout - správně? Jak tedy počítat komponenty spínaného zdroje majícího proměnnou zátěž? Vzorové výpočty v publikacích mají Uout - Iout stálé.

předem díky

AmarokCZ · #5 Příspěvek od **AmarokCZ** » 12 pro 2010, 10:38

Nevím, co přesně myslíš tím "Design of switch power supplies", ale pokud máš na mysli stránku doktora Heinze Schmidt-Waltera, tak tam je vypočítanou indukčností tlumivka na sekundáru. Obecně platí, že se indukčnost primáru nastavuje taková, aby naprázdno nedošlo k presycení jádra velkým proudem a zároveň se dává indukčnost co největší, aby byl malý klidový proud, u polomostu na primáru bývá u ATX zdrojů cca 1 až 2mH. 50uH je tak na nějaký flyback zdroj.
Uvědom si taky, že snížením počtu závitů na jedné straně se změní N1/N2, takže nemůžeš tu změnu přisuzovat změně indukčnosti.

Na mých stránkách můžeš najít aplikaci, která slouží pro návrh trafa do podobného zdroje (s IR2153, což je totéž, pouze je bez regulace a napětí na primáru je polovoční, protože je to polomůstek), to ti spočítá vše potřebné.

Hodnota indukčnost primáru nezávisí na proudu, na proudu závisí indukčnost tlumivky na sekundáru!