Mūsų bandymų laboratorijoje Wuxi Huipu Electronics Co., Ltd. matėme, kad per daug perspektyvių maitinimo šaltinių konstrukcijų praranda 5-10 % efektyvumą ne dėl prastos topologijos, o dėl nepastebėtų transformatorių nuostolių. Aukšto -dažnio transformatorių efektyvumas nėra stebuklingas – tai trijų tarpusavyje susijusių veiksnių valdymo rezultatas: šerdies nuostoliai, vario nuostoliai ir šiluminis elgesys. Ir taip, didžiąją dalį to išmokome sunkiai.
Praėjusiais metais klientas, kuriantis 300 W pramoninį DC-DC keitiklį, paprašė mūsų padėti padidinti efektyvumą nuo 89 % iki 94 %. Pradiniame projekte buvo naudojama standartinė ferito šerdis su įprastine sluoksnio apvija. Ant popieriaus atrodė gerai. Tačiau esant pilnai apkrovai esant 150 kHz, transformatoriaus šerdies temperatūra viršijo 95 laipsnius, o efektyvumas dar labiau sumažėjo, kai šiluminė varža padidėjo. Problemą nustatėme dėl dviejų kaltininkų: pernelyg didelio sūkurinės srovės praradimo dėl neoptimizuotos šerdies geometrijos ir kintamosios srovės vario nuostolių, kuriuos sustiprina apvijų odos ir artumo efektai.
Pagrindiniai nuostoliai: tai ne tik medžiaga
Ferito šerdys ne veltui dominuoja aukšto{0}}dažnio konstrukcijose-, jų didelė savitoji varža slopina sūkurines sroves. Tačiau vien medžiagos lygio neužtenka. Šerdies nuostoliai priklauso nuo dažnio, srauto tankio svyravimų ir darbinės temperatūros. Mes nustatėme, kad net naudojant tą pačią ferito rūšį, prastai atskirta šerdis arba netolygus srauto pasiskirstymas gali padvigubinti histerezės praradimą. Viename projekte tiesiog sureguliavus oro tarpo ilgį ir pridėjus paskirstytą tarpo struktūrą, šerdies nuostoliai sumažėjo 18 %, nekeičiant medžiagos.
Vario nuostoliai: kur svarbi vyniojimo strategija
Esant aukštiems dažniams, nuolatinės srovės varža pasakoja tik dalį istorijos. Skin efektas stumia srovę į laidininko paviršių, o artumo efektas sukelia papildomus nuostolius tarp gretimų posūkių. Mes matėme dizainą, kai perėjus nuo vientisos vielos prie tinkamai suvytos Litz vielos, kintamosios srovės varža sumažėjo daugiau nei 40%. Tačiau „Litz“ ne visada yra atsakymas,{4}}jei gijos skersmuo neatitinka odos gylio jūsų veikimo dažniu, jūs gaunate nedaug naudos, padidinant išlaidas ir sudėtingumą.
Apvijos geometrija taip pat svarbi. Sujungtos pirminės-antrinės apvijos sumažina nuotėkio induktyvumą ir artumo praradimą. Neseniai perprojektavus 200 kHz tiesioginį keitiklį, sujungimas sumažino bendrą vario nuostolį 22 % ir patobulino kryžminį{5} reguliavimą kaip priedą.
Šilumos valdymas: tylus efektyvumo žudikas
Šiluma ne tik rodo nuostolius{0}}, bet ir pagreitina. Šerdies pralaidumas mažėja didėjant temperatūrai; vario varža pakyla. Išmatavome 3-5 % efektyvumo nuokrypius tarp 25 laipsnių ir 85 laipsnių veikimo taškų prastai termiškai suprojektuotuose įrenginiuose. Dabar „Huipu Electronics“ šiluminį modeliavimą vertina taip pat kaip elektrinį modeliavimą. Paprasti pakeitimai-pridedant šilumines angas PCB, optimizuojant ritės medžiagą arba pagerinant oro srauto kelius – dažnai duoda didesnį efektyvumą, nei atliekant nedidelius branduolio atnaujinimus.
Mūsų optimizavimo procesas „Wuxi Huipu Electronics“.
Kai padedame klientams pagerinti transformatoriaus efektyvumą, laikomės praktinės darbo eigos:
1. Nuostolių suskirstymas: naudokite modeliavimą ir matavimą, kad atskirtumėte šerdies ir vario nuostolių įnašus.
2. Dažnio mainų-analizė: kartais sumažinus dažnį, bendrieji nuostoliai šiek tiek sumažėja daugiau nei optimizuojant pradiniame taške.
3. Prototipo iteracija: kurkite greitus -sukimo pavyzdžius naudodami alternatyvius apvijų modelius arba pagrindines konfigūracijas.
4. Tikrasis-apkrovos patvirtinimas: patikrinkite efektyvumą visose linijos/apkrovos/temperatūros kampuose-ne tik vardinėmis sąlygomis.
Esmė
Aukšto{0}}dažnio transformatoriaus efektyvumas nėra optimizuojamas pakeitus vieną parametrą atskirai. Tam reikia subalansuoti elektromagnetinį dizainą, šiluminį elgesį ir pagaminamumą. Jei susiduriate su efektyvumo tikslais, kurie jaučiasi nepasiekiami, pasidalykite su mumis savo veiklos sąlygomis ir apribojimais. „Wuxi Huipu Electronics“ nesiūlo bendrų pataisymų,-kuriame sprendimus, pagrįstus išmatuotų nuostolių duomenimis ir realiu{5}}našumu. Kadangi galios elektronikoje kiekvienas efektyvumo procentinis taškas nėra tik skaičius,{7}}tai mažiau šilumos, ilgesnis tarnavimo laikas ir patikimesnis produktas galutiniam klientui.