Проектирование дросселя прямоходового фильтра

December 5, 2011 by admin Комментировать »

Дроссель прямоходового фильтра представляет собой по одному фильтру индуктора на каждом выходе прямоходового преобразователя. Его назначение — сохранить энергию для нагрузки на протяжении тех периодов, когда ключи разомкнуты, а электрическая функция заключается в объединении прямоугольных импульсов в постоянный ток.

Проектировать дроссель довольно просто. Во-первых, следует выбрать сердечник. Обычно для данного приложения используется мопермаллоевый (далее — МРР) кольцевой сердечник, поскольку мопермаллой — сам по себе материал с зазорами. Также можно без проблем использовать сердечники из феррита с зазорами. При использовании ферритовых сердечников расчет их размеров производится по формулам раздела 3.5.2, как для простого однообмоточного индуктора. Далее будет продемонстрировано, как спроектировать дроссель с использованием кольцевого МРР-сердечника.

Первый шаг заключается в определении минимальной индуктивности, необходимой для вывода, по следующей формуле:

где: Fin(max)— наибольшее пиковое напряжение после выходного выпрямителя конкретного выхода; Fout — выходное напряжение; 7ofT(est) — оценочное время, когда ключи замкнуты при наибольшем уровне входного напряжения (примерно 30% от величины 1//ор); /out(mm)— наименьший ожидаемый ток нагрузки для данного выхода.

Это значение соответствует минимальной величине индукции, ниже которой сердечник будет освобождаться от магнитного потока при минимальном номинальном токе нагрузки для данного выхода.

Для кольцевых МРР-сердечников метод оценки необходимых размеров сердечника заключается в вычислении среднего значения энергии, которая сохраняется в сердечнике, по следующей формуле:

Найдите эту величину на оси абсцисс (ось X) диаграммы, показанной на рис. 3.20, и двигайтесь по вертикали до пересечения с первой кривой. Затем двигайтесь по горизонтали влево и прочитайте код элемента. По этому коду найдите в спецификации значение AL для сердечника; теперь проектировщик может рассчитать необходимое количество витков, используя формулу (3.27). В основном, чем больше средний ток, протекающий через дроссель, тем ниже рекомендуемая магнитная проницаемость материала МРР-сердечника.

Далее разработчик должен проверить, поместятся ли витки в окно или в область сердечника, отведенную под обмотку. Процент занятости площади окна определяется соотношением:

где: Awm — площадь поперечного сечения проволоки, м2 (см. Приложение Е); ^window— доступная для размещения проволоки площадь кольцевого сердечника (площадь окна), м2; N— число витков обмотки.

Если эта величина больше, чем 40-50%, то для размещения проволоки потребуется слишком большая часть окна. Это связано с тем, что челнок намотки должен проходить через оставшийся просвет отверстия, а для этого требуется не менее 50% свободной площади окна. В таком случае следует либо выбрать сердечник следующего по величине размера, либо уменьшить на единицу диаметра проволоки. Последний вариант приведет к повышению температуры индуктора из-за дополнительных резистивных потерь.

Наконец, если источник работает на высоких частотах, а через фильтр протекает большой ток, то можно рассмотреть возможность использования – литцендрата (litz wire) — многожильного высокочастотного провода значительно меньшего диаметра для снижения скин-эффекта. Общий диаметр литцендрата больше, чем у одножильного провода с такой же площадью поперечного сечения.

Рис. 3.20. Диаграмма выбора сердечника (L — индуктивность со смещением постоянного тока, мГн; / — постоянный ток, А) (по данным компании Magnetics, Inc.)

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты