Was sind die physikalischen Mechanismen des Kernverlusts und wie können sie minimiert werden?

Angenommen, Sie haben eine Induktivität in einem Aufwärtswandler. Der Kern wird heiß. Warum? Welche physikalischen Mechanismen verursachen einen Kernverlust? Wirbelströme? Flipping von magnetischen Domänen? Kopplung an Materialien außerhalb des Kerns? Andere? Wie können diese Verluste minimiert werden?

Ihr Induktor wird heiß. Woher wissen Sie, dass der Kernverlust (im Gegensatz zum Kupferverlust) in Ihrem Fall der Schuldige ist? Einige Parameter zu Ihrem Aufwärtswandler würden helfen, Ihre Frage zu beantworten. Eine Idee zum Kernmaterial: sieht es aus wie Ferrit oder Pulvereisen? Arbeitet Ihr Induktor im kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Modus? Wie hoch ist die Schaltfrequenz? Welche Teilenummer hat dein Induktor? Eingangs- und Ausgangsspannungen, Ströme?
Dies soll eine allgemeinere Frage sein, da ich dies in vielen verschiedenen Konfigurationen gesehen habe. Ich habe einige Ideen, aber ich möchte a) sicherstellen, dass ich richtig liege, und b) zur Community-Wissensdatenbank beitragen.
Ich hatte erwartet, dass Sie mehr materialwissenschaftlich orientierte Antworten wünschen. Können Sie einige Ihrer Ideen zu diesem Thema auflisten?
Was sind Wirbelströme und wie entstehen sie? Wie wirkt sich das Auf- und Abwärtsbewegen der magnetischen Hysteresekurve auf Wärmeverluste aus? Derartiges.

Antworten (2)

Die meisten Verluste in einer gut konstruierten Boost-Induktivität werden sein:

  • Widerstandsverluste in den Wicklungen
  • Hystereseverluste im Kern

Ich werde nicht versuchen, die Erklärung von Wikipedia zu Hystereseverlusten zu übertrumpfen :

Wenn sich das Magnetfeld durch den Kern ändert, ändert sich die Magnetisierung des Kernmaterials durch Ausdehnung und Kontraktion der winzigen magnetischen Domänen, aus denen es besteht, aufgrund der Bewegung der Domänenwände. Dieser Prozess verursacht Verluste, da die Domänenwände an Defekten in der Kristallstruktur "hängen bleiben" und dann an ihnen vorbei "schnappen", wodurch Energie als Wärme dissipiert wird. Dies wird als Hystereseverlust bezeichnet. Dies ist im Diagramm des B-Feldes über dem H-Feld für das Material zu sehen, das die Form einer geschlossenen Schleife hat. Die Energiemenge, die in dem Material in einem Zyklus des angelegten Feldes verloren geht, ist proportional zur Fläche innerhalb der Hystereseschleife. Da der Energieverlust in jedem Zyklus konstant ist, nehmen die Hysterese-Leistungsverluste proportional mit der Frequenz zu.

Je mehr Sie in der BH-Schleife herumschwappen, desto mehr Wärme erzeugen Sie, da das Herumschwappen in der BH-Schleife Wärme erzeugt. Höhere Frequenz = mehr Schwappen pro Zeiteinheit = mehr Verlustleistung. Da sowohl der Magnetisierungsstrom als auch der Laststrom zum BH-Schwappen beitragen, bedeutet höhere Leistung = mehr Schwappen pro Zeiteinheit = mehr Kernverlust.

Ich sagte "gut gestaltet" aus einem Grund. Meiner Meinung nach wird ein gut konstruierter Boost-Induktor Ferritkernmaterial verwenden, das im Wesentlichen nicht leitend und daher praktisch immun gegen Wirbelstromverluste ist (dh es kann einige geben, aber sie sind im Vergleich zum Hystereseverlust unbedeutend). .

Hier ist ein Diagramm, das veranschaulicht, wie sich Kernverluste verhalten. Das Diagramm stammt aus einem Anwendungshinweis von Micrometals (einem Hersteller von Pulvereisenkernmaterialien, die in Induktoren verwendet werden).

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beachten Sie, dass die Kernverluste zunehmen, wenn:

  • Schaltfrequenz steigt
  • die maximale magnetische Flussdichte nimmt zu
Ich weiß die Antwort zu schätzen, aber sie sagt mir nicht, WARUM die Kernverluste zunehmen, wenn Frequenz und Flussdichte zunehmen. Was passiert eigentlich, um das in Wärmeenergie umzuwandeln?
Was sind die physikalischen Mechanismen des Kernverlusts und wie können sie minimiert werden?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v