Boşluksuz EE Nüve için hava boşluğu hesabı (Flyback Transformer)

[Baran EKREM]

Merhaba,

Flyback tasarımıyla uğraşırken takıldığım bir nokta mevcut.

Referans olması adına şu ferrit nüve üzerinden gidelim.

E 42/21/20 - TDK - https://www.tdk-electronics.tdk.com/inf/80/db/fer/e_42_21_20.pdf

Sayfa 2 de görülen B66329G0000X187 kodlu N87 Malzeme olan "Ungapped" versiyonu aldık.

1) Çeşitli hesapları yaptıktan sonra bırakılması gereken hava boşluğunu nasıl hesaplarız ?

2) Hava boşluğu olmadığından dolayı araya bir boşluk katarsak tüm akı yolları boyunca boşluk kalacak. Doğal olarak 3 koldan hava boşluğu bırakmış olacağız.

AN-4137 vs notlarını inceledim fakat tatmin edici bir cevap bulamadım. Bu tarz notlarda "center pole gap" yani merkezden g mesafesi kadar hava boşluğunun hesabı yapılmış.

Özetle lg ile lcenterPole arasında nasıl bir ilişki kurabilirim ?

 

[Baran EKREM]

1. Soru için boşluk mesafesi şu şekilde hesaplanmış

Kaynak : https://www.ti.com/lit/ug/sluu096/sluu096.pdf?ts=1612691686581&ref_url=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F
Sayfa 6
gap unit [cm]
Ae unit [cm]
Lp unit [Henry]

Ayrıca EPCOS (TDK) nın verdiği formü ile çok yakın çıkıyor.

Kaynak : https://www.tdk-electronics.tdk.com...8ae82f66b4cc/pdf-ecoresgeneralinformation.pdf
Sayfa 6

Ek : TI dökümanına ek olarak

Kaynak : https://ecee.colorado.edu/~ecen5797/course_material/Ch15slides.pdf
Sayfa 40


2. Soru için düşündüğüm cevap sanırım doğru. lgap = lcenterPole / 2 olmalı (Magnetic Circuit Eşdeğerini üzerinden gidilebilir ?)

Kaynak : https://meettechniek.info/compendium/magnetic-circuits.html

Eğer hatalı gördünüz bir nokta mevcut ise lütfen belirtin.

 

[Omega]

2 Soru için:Zaten sac nüveli trafolarda da göbek kesit alanı diğer yandaki kesit alanın toplamı kadar olurdu.Bunlar da da aynı sı geçerli.

Diğer konu gap için gereken boşluğun değeri hesaplanıyor/ bulunuyor. Ama asıl önemi olan sorduğunuz soru gibi ne kadar boşluğun yeterli olduğu nasıl anlaşılır o önemli ve onuna ilgili birşey bende bulamıyorum
Bu arada gap trafonun saturasyona kolay girmesine engel olmasının dışında, başka avantajlarıda varmış ve tabiki fazla boşluk olanını seçmek çok daha fazla dezavantaj getiriyor.
Özetle SMPS zor konu birde bazı makaleler CGS ile anlatırken bazıları MKS için anlatıyor herşey karışabilliyor.

 

[Baran EKREM]

Flyback trafosu enerji depoladığı için hava boşluğuna ihtiyaç duyuyor. Saturasyondan ziyade enerjinin büyük bir bölümü hava boşluğunda depolanıyor. Bobinin depoladığı enerji formülünden giderek depolanacak ve aktarılacak enerji ile lgap arasındaki bir ilişki kurulabilir mi ?

 

[Omega]

Lg ie alakalı bir yazı buldum excelde hesaplattırmaya çalışıyorum Biraz karmaşık formül
gap i buradaki pdf de izah ediyor.(Tamamını tercüme edemedim henüz)

 

[Baran EKREM]

Şurada verilen integral hesapta depolanacak enerjinin Gap uzunluğuyla orantılı olduğu gözüküyor. (Alan sabit lgap (l) yi değiştirebiliriz)

Kaynak : https://electronics.stackexchange.c...-is-flyback-air-gap-needed-for-energy-storage

Hava boşluğu büyüdükçe fringing flux etkisi büyüyor.

Bu arada gap trafonun saturasyona kolay girmesine engel olmasının dışında, başka avantajlarıda varmış ve tabiki fazla boşluk olanını seçmek çok daha fazla dezavantaj getiriyor.

 

[Omega]

Şurada verilen integral hesapta depolanacak enerjinin Gap uzunluğuyla orantılı olduğu gözüküyor. (Alan sabit lgap (l) yi değiştirebiliriz)

Siz A (Area )ve l diye (Length) diye aşağıdaki formüldeki değerlerimi kasdediyorsunuz?

 

[Baran EKREM]

Evet kaynak linke tıklarsanız formülleri yazan kişi zaten A ve l nin ne olduğunu belirtmiş.

 

[Baran EKREM]

Aslında formül sadece hava boşluğu için değil herhangi bir birim hacim için olduğu gözüküyor fakat bu formülü hava boşluğu için düşünürsek havanın bağıl geçirgenliği ferritinkinden daha düşük olduğu için daha daha yüksek enerji depolama kapasitesine sahip öyle değil mi ?

 

[Omega]

O değer Al değeri Alan ve L uzunuğu ie ilgili değil
TDK nın 2 sayfasında nüve bilgisinde yazan değer

 

[Baran EKREM]

Sanırım siz bunu kastediyorsunuz

Formülde AL değeri değil A ve l belirtilmiş sanırım burada bir hatanız var ?

 

[Omega]

evet

 

[Baran EKREM]

 

[Baran EKREM]

Linkteki açıklamayı dikkatli okuyun. Özellikle kırmızı ile işaretlediğim bölgeyi.

 

[Omega]

tamam da orada akı yoğunuğu ile hacim arasındaki bağıntı budur gibi bir cümle söylüyor
zaten L/N 2 =Al gibi bir bağıntısı vardır

 

[Baran EKREM]

Siz bana A ve l nin alan ve uzunluk olmadığını AL olduğunu söylediniz. Ben sadece Hacim ilişkisini gösteren link paylaştım. Burada hatalı bir şey mi var ? Endüktans faktörünün konuyla alakası nedir ?

 

[Omega]

@Baran EKREM hatta linkini eklediğiniz sayfanın üstünde yazıyor
Burada çekiecek akımın karesi ile endüktansı çarparsanız bunun yarısı enerjiyi verir
L endüktansı da Al cinsinden yazarsanız oradaki denkemlere ulaşırsınız

 

[Omega]

Zaten tasarımda endüktansınız bilinmek zorunda akımda aynı şekilde buna göre Al değerleri o nüvenin hangi endüktansa kadar sarılabileceğinin bilgisini verir.

 

[Baran EKREM]

AL = L / (N^2)
L = AL * (N^2)
Energy = (1/2) * L * I^2 (Duty i unuttum sanirim )
Energy = (1/2) * AL * (N^2) * I^2

Doğru anladım mı ?

 

[Omega]

Pardon ya burada A için effective area demiş ,l ye de yol demiş .Ama bu şekide izah etmesi yanlış Al ile karışabilir
Zaten bir formül 10 şekilde türetiliyor.Yani dediğiniz doğru