ملاحظات طراحی برای اندوکتانس حالت رایج ترانسفورماتور قدرت سوئیچینگ
در فرآیند طراحی ترانسفورماتورهای قدرت، مهندسان نیاز به محاسبه دقیق و تکمیل طراحی اندوکتانس حالت مشترک و انتخاب عددی دارند که مستقیماً بر دقت عملیاتی ترانسفورماتورهای قدرت سوئیچینگ تأثیر می گذارد. در مقاله امروز به تحلیل مختصری از طراحی اندوکتانس حالت مشترک ترانسفورماتورهای قدرت سوئیچینگ می پردازیم و خواهیم دید که در طراحی و فرآیند محاسبه اندوکتانس حالت مشترک ترانسفورماتورهای قدرت باید به چه مواردی توجه شود. در فرآیند طراحی و تولید ترانسفورماتورهای قدرت، مهندسان نیاز به طراحی سلف حالت مشترک دارند که عمدتاً به سه پارامتر اصلی نیاز دارند: جریان ورودی، امپدانس و فرکانس و انتخاب هسته مغناطیسی. بیایید ابتدا به جریان ورودی نگاهی بیندازیم. این مقدار پارامتر به طور مستقیم قطر سیم مورد نیاز برای سیم پیچ را تعیین می کند. هنگام محاسبه و انتخاب قطر سیم، چگالی جریان معمولاً 400A/cm³ در نظر گرفته می شود، اما این مقدار باید با افزایش دمای اندوکتانس تغییر کند.
معمولاً سیم پیچ با یک سیم کار می کند که می تواند نویز فرکانس بالا و تلفات اثر پوستی را کاهش دهد. در فرآیند محاسبه، امپدانس اندوکتانس حالت مشترک ترانسفورماتور منبع تغذیه سوئیچینگ به طور کلی به عنوان یک مقدار کوچک در شرایط فرکانس داده شده مشخص می شود. امپدانس خطی به صورت سری می تواند تضعیف نویز عمومی مورد نیاز را فراهم کند. با این حال، در واقعیت، موضوع امپدانس خطی اغلب نادیده گرفته میشود، بنابراین طراحان اغلب از ابزار شبکه پایدار امپدانس خطی 50 واتی برای آزمایش سلفهای حالت مشترک استفاده میکنند و به تدریج به یک روش استاندارد برای آزمایش عملکرد سلفهای حالت معمول تبدیل میشوند. اما نتایج به دست آمده معمولا به طور قابل توجهی با وضعیت واقعی متفاوت است. در واقع، اندوکتانس حالت مشترک ابتدا فرکانس -6 تضعیف دسی بل به ازای هر اکتاو افزایش فرکانس زاویه ای را در طول عملکرد عادی ایجاد می کند (فرکانس زاویه ای -3dB است که توسط اندوکتانس حالت مشترک تولید می شود). این فرکانس زاویه ای معمولاً بسیار کم است، به طوری که اندوکتانس می تواند امپدانس ایجاد کند.
بنابراین، اندوکتانس را می توان با استفاده از این فرمول، یعنی Ls=Xx/2 π f بیان کرد. موضوع دیگری نیز وجود دارد که مهندسان در اینجا باید به آن توجه کنند و آن توجه به جنس هسته مغناطیسی و تعداد دورهای لازم هنگام طراحی سلف حالت مشترک است. در ابتدا، بیایید نگاهی به انتخاب مدل های هسته مغناطیسی بیندازیم. اگر در این زمان فضای اندوکتانس مشخصی وجود داشته باشد، مدل هسته مغناطیسی مناسب را بر اساس این فضا انتخاب می کنیم. در صورت عدم وجود مقررات، انتخاب مدل های هسته مغناطیسی معمولاً دلخواه است.
پس از تعیین مدل هسته مغناطیسی ترانسفورماتور قدرت، کار بعدی محاسبه تعداد دورهای بزرگی است که هسته مغناطیسی می تواند بپیچد. به طور کلی، یک سلف حالت مشترک دارای دو سیم پیچ است، معمولاً یک لایه، و هر سیم پیچ در هر طرف هسته مغناطیسی با فاصله معینی بین دو سیم پیچ توزیع شده است. سیمپیچهای دولایه و انباشته نیز گهگاه مورد استفاده قرار میگیرند، اما این رویکرد میتواند ظرفیت پراکنده سیمپیچ را بهبود بخشد و عملکرد فرکانس بالای اندوکتانس را کاهش دهد. با توجه به اینکه قطر سیم مسی با بزرگی جریان خطی تعیین می شود، می توان محیط داخلی را با کم کردن شعاع سیم مسی از شعاع داخلی هسته مغناطیسی محاسبه کرد. بنابراین برای کویل های بزرگتر می توان قطر سیم مسی با عایق و محیط اشغال شده توسط هر سیم پیچ را محاسبه کرد.
