Gefahr der Sättigung der Primärspule bei einem Flyback

Ich habe ein Buch mit dem Titel "Schaltnetzteildesign - Abraham Pressman" gelesen, insbesondere den Abschnitt über Sperrwandler. Ein Teil, bei dem ich nicht ganz sicher bin, ob ich ihn verstehe, ist, wo er sagt, dass die Sättigung der Primärspule den Ansteuertransistor zerstören könnte.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ich ging zurück zur Schule, um zu erfahren, wie Induktoren funktionieren, und ich denke, was passieren wird, ist Folgendes. Zum Zeitpunkt Null, wenn der Transistor einschaltet, beginnt der Strom langsam zu fließen und das Magnetfeld baut sich in der Induktivität auf. Der Stromfluss nimmt im Laufe der Zeit zu und dies erhöht die Größe des Magnetfelds. Irgendwann wird das Kernmaterial gesättigt, was bedeutet, dass, obwohl Sie mehr Strom hineinpumpen, das Magnetfeld nicht sehr stark ansteigt.

Es war dieser Aufbau des Magnetfelds, das den FET in erster Linie schützte, aber jetzt, da er gesättigt ist, beginnt seine Induktivität zu sinken. Damit sinkt effektiv die Impedanz der Spule und immer mehr Strom will nun durch den Transistor fließen. Schließlich wird dieser Strom multipliziert mit dem RDS des FET die Nennleistung des Gehäuses überschreiten und der FET schmilzt.

Verstehe ich das richtig?

Kurz gesagt: ja.
Interessante Tatsache: Dies sind Sperrwandler-Designs, bei denen die Ansteuerspannung für den primären FET von einer Rückkopplungswicklung auf dem Kern erzeugt wird. Sobald der Kern gesättigt ist, bricht die Rückkopplungsspannung zusammen und der FET wird abgeschaltet, wodurch Schäden verhindert werden. Tatsächlich könnte Ihr billiges Handy-Ladegerät so funktionieren. Die Regulierung erfolgt durch Einstellen der Impulsverzögerung.

Antworten (2)

Ja, Sie haben richtig verstanden. Bei Sättigung ist es so, als ob die Induktivität ihre Induktivität "verliert". Was Ihnen bleibt, sind nur die Rs (ESR) des Induktors. Bei einer hochwertigen Induktivität ist Rs sehr niedrig, was zu einem großen Strom und einer möglichen Beschädigung der Induktivität und/oder des FET führt.

Ein Induktor speichert elektrische Energie als magnetische Energie, wenn der Induktor gesättigt ist, kann er keine Energie mehr speichern, da er "voll" ist. Das Kernmaterial des Induktors (falls vorhanden) hat seinen maximalen magnetischen Fluss erreicht und kann keinen weiteren aufnehmen.

Impulsbreite und aktuelle Wellenform: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Noch ein paar technische Details....

Für kleine Impulsbreiten ist die Änderungsrate des Stroms (di/dt) die angelegte Spannung dividiert durch die Induktivität der Primärspule. Wenn die Sättigung einsetzt, steigt die Änderungsrate des Stroms dramatisch an, wenn die Induktivität der Primärspule abfällt.

Die Sättigung ist (bei sonst gleichen Bedingungen) direkt proportional zum Strom, so dass, obwohl das Kernmaterial eine ziemlich flache Hysteresekurve haben kann, die Sättigung sehr schnell eintreten und verheerend sein kann, sobald der Strom beginnt, seine Änderungsrate zu erhöhen.

Aus diesem Grund stellen Sie fest, dass Flyback-Designs den Arbeitszyklus ausschalten, wenn der Strom einen bestimmten voreingestellten Wert überschreitet.

Gefahr der Sättigung der Primärspule bei einem Flyback
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