Luftspalt im Schaltnetzteiltransformator

Ein Artikel, den ich über Schaltnetzteile gelesen habe ( https://sound-au.com/articles/smps-primer.html ), besagt, dass Push-Pull-, Halbbrücken- und Vollbrücken-Schaltversorgungen keine Luft verwenden Lücke im Transformator.

Nun benötigen Sperrwandler einen Luftspalt, da ihr unidirektionaler Betrieb eine Gleichstromkomponente in den Primärstrom des Transformators bringt.

Aber wäre es vorteilhaft, einen Luftspalt im Ausgangstransformator eines Vollbrückenwandlers mit hoher Leistung (z. Es scheint großartig zu sein, da der Transformator viel widerstandsfähiger gegen Sättigung wäre, wenn der Mikrocontroller jemals die Schalttransistoren auf der einen Seite länger als auf der anderen zündet, aber was sind die Nachteile?

Keine DC-Komponente wird verhindert. Sie können den Widerstand berechnen, aber ich sehe ihn normalerweise nur als niedrigeren Al. Reduzieren Sie also für Ihre Vollbrücke das Al, führen Sie DC ein und beginnen Sie mit der Integration Ihres Spannungs-Zeit-Bereichs, um zu sehen, wo Ihr Flussniveau endet.
Ich sagte, dass es verhinderte, dass die DC-Komponente den Kern sättigte, nicht, dass es keine DC-Komponente gab ...
Gleiche Sache. Sie können einen Sperrwandler (oder eine beliebige Topologie mit unidirektionaler Kernanregung) ohne Luftspalt bauen, wenn Sie möchten. Ungünstiger Arbeitspunkt ja, aber keine Sättigung trotz DC-Anteil bei entsprechender Auslegung.
Danke! Ich suche derzeit nach einem lückenhaften Kern in einem Transformator für einen Hochleistungs-Vollbrückenwandler.
Seltsamer Betriebspunkt. Hat es eine super niedrige Eingangsspannung und eine sehr hohe Frequenz?
250 kW bei 340 VDC, 250 kHz Schaltfrequenz. Vollbrückenwandler. 170-660 VAC 3-Phasen-Eingang.
Interessant! Haben sie sich für Interleaving entschieden?
Nein. Es ist nur eine einzige Lieferung. 4 Paare von 3 parallel geschalteten Mosfets mit einem Transformator. Dann ein Brückengleichrichter, eine Induktivität und eine Kondensatorbank. Offenbar war es eine Sonderanfertigung.

Antworten (2)

Das Hinzufügen eines Luftspalts zum Flyback-Transformator erhöht die Reluktanz des Magnetkreises. Dies bewirkt ein paar Dinge:

  • Verringert die effektive Permeabilität des Kerns
  • Eine Verringerung der Permeabilität (auch eine Verringerung der Induktivität) erhöht die Strommenge, die dem Transformator zugeführt werden kann, bevor er gesättigt wird.

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Diese Gleichungen zeigen, wie das Einfügen eines Spalts die effektive Permeabilität verändert (z ist der "Gap-Faktor"). Lg ist die eingeführte Spaltlänge und Le ist die Länge des Pfades, den das Magnetfeld umläuft (ohne Lg). Hier ist ein Bild davon, wie sich die Lücke auf die BH-Kurve auswirkt. Sie können sehen, dass Sie ein größeres H-Feld anlegen können, bevor das B-Feld abfällt und der Kern gesättigt ist.

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Da ein größerer primärseitiger Strom verwendet werden kann, bevor eine Sättigung eintritt, kann effektiv mehr Energie in der primärseitigen Magnetisierungsinduktivität gespeichert werden.

Andere Topologien wie der Flyback benötigen keinen Luftspalt, da sie sowohl während der Ein- als auch während der Ausschaltzeit des Schaltens Energie übertragen. Energie wird nicht auf die gleiche Weise in der Magnetisierungsinduktivität gespeichert. Der Flyback ist anders, da er Energie speichert, wenn der primärseitige Schalter eingeschaltet ist, und während der Auszeit Energie an die sekundäre Größe überträgt.

Ich würde Ihnen empfehlen, ein Flyback zu bauen (mit Sicherheitsvorkehrungen). Wenn Sie möchten, können Sie Ihren eigenen Transformator wickeln und den Kern selbst feilen.

Ist es möglich, einen Gegentakt- / Halbbrücken- / Vollbrückenwandler zu bauen, bei dem Energie im Transformator gespeichert wird, wenn der (die) Transistor(en) eingeschaltet ist (sind), und dann, wenn der Transistor ausgeschaltet ist, die Energie an die Sekundärseite abgegeben wird? Eine Art Konverter, der das tut, was der Flyback in einem Zyklus tut, und dann dasselbe in die entgegengesetzte Richtung.
Nehmen wir als Beispiel den Durchflusswandler, dann brauchen wir den Transformator eigentlich nicht zur Energiespeicherung, da dieser Wandler eine Ausgangsdrossel hat. Die Energie wird in diesem Induktor genauso gespeichert wie Energie im Rücklauftransformator. Selbst wenn wir zur Energiespeicherung einen Luftspalt in den Trafo eingebracht haben, können wir ihn mit dieser Topologie während der Ausschaltzeit nicht abrufen, wie wir es mit dem Flyback tun. Dies hat mit der Konfiguration der sekundärseitigen Dioden zu tun. Für diese Art von Topologie wird die Magnetisierungsinduktivität groß gemacht, um eine verschwendete Energiespeicherung zu reduzieren.

Der Luftspalt fügt nur mehr Widerstand hinzu - Erhöhung des magnetischen Widerstands. Wie das Hinzufügen eines Widerstands in der Schaltung, um den Strom (Fluss) mit dem Umfang zu begrenzen, um eine Kernsättigung zu vermeiden.

Das Hinzufügen der Lücke filtert die DC-Komponente nicht heraus, es verhält sich auch bei AC genauso.

Nehmen Sie einige Beispiele, wie Sie den HF-Kern Schritt für Schritt berechnen, Sie werden dann zu dem Punkt kommen, an dem Sie den Luftspalt verwenden oder nicht. Es gibt keine Nachteile / Vorteile, wenn Sie die Lücke hinzufügen müssen - ohne sie geht es einfach nicht. Und es muss auch ziemlich genau sein.

Luftspalt im Schaltnetzteiltransformator
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