Indukčnosti a vlastnosti jader V

Návrh tlumivky pro galvanicky oddělený akumulační měnič

V předchozím díle jsem na praktickém příkladě popsal návrh pulzního transformátoru. Dnes se tedy podíváme na návrh tlumivky pro akumulační měnič s galvanicky odděleným výstupem.

Úvod

Tlumivky pro tyto měniče bývají často označované jako transformátor, ačkoliv s transformátorem nemají nic společného. Zatímco transformátor energii transformuje, tlumivka energii v první polovině cyklu akumuluje a ve druhé vydává. To je podstatný rozdíl ve funkci. V tomto případě jsou naprosto jiné požadavky na jádro. Zatímco u transformátoru nehrají rozměry jádra z hlediska velikosti transformovaného výkonu žádnou roli, u tlumivek je tomu přesně naopak. Akumulovaná energie se totiž ukládá kde jinde než v jádře a proto je jádro u těchto typů měničů středem pozornosti.

Zadání

Navrhujeme jednoduchý zdroj použitelný např. v adaptéru, nebo jako oflline napájení v PC zdroji.
Zdroj bude řízen obvodem s konstantní frekvencí 132kHz a maximálním spínaným proudem 250mA. Napájen bude ze síťového napětí 230VAC. Výstupní napětí bude kolem 15VDC. Požadovaný výkon něco kolem 5W.

Ub = 230VAC = 325VDC (napájecí napětí)
Us = 16V (sekundární napětí 15V + 1V na diodě)
f = 132kHz (spínací frekvence)
d = 25% (PWM střída)
P = 5W
Jádro: E19/8/5
S = 22 mm²

Postup

Nejprve vypočítáme proud primárním vinutím.
I = P / d / Ub
I = 5 / 0.25 / 325
I = 61.5mA
Známe střední hodnotu proudu primárním vinutím. Maximální hodnota proudu je 2I.
Imax = 123mA

Nyní spočítáme potřebný počet závitů primárního vinutí.
Np = Ub * d / f / B / S [B=100mT;]
Np = 325 * 0.25 / 132000 / 0.1 / 0.000022
Np = 280z

Dále vypočítáme počet závitů sekundárního vinutí.
Ns = Us * (1-d) / f / B / S [B=100mT;]
Ns = 16 * (1-0.25) / 132000 / 0.1 / 0.000022
Ns = 42z

Na řadě je indukčnost primárního vinutí.
L = 2P / f / Imax²
L = 2*5 / 132000 / 0.123²
L = 5mH

Zbývá určit jen délku mezery v jádře.
l = (u₀SN²) / L
l = (4Pi * 10^-7 * 0.000022 * 280²) / 0.005
l = 0.43mm



Pro náš požadovaný zdroj bude vyhovovat tlumivka s primárním vinutím 280z a sekundárním vinutím 42z na jádře E19/8/5 s mezerou 0.43mm. Spínací frekvence 132kHz PWM střída 25%. Chyba výpočtu je způsobena zaokrouhlováním mezivýsledků. V reálném provozu upraví zpětná vazba časy sepnutí a vypnutí.

Autor: Choze [2013-04-25]   Přečteno: 2500x