ثمانية أخطاء شائعة في تصميم المكونات المغناطيسية عالية التردد عند تبديل مصدر الطاقة
1) ملء نافذة التصميم المغناطيسي الأساسي
يعتقد العديد من مصممي إمدادات الطاقة أنه في تصميم المكونات المغناطيسية عالية التردد، يمكن الحصول على أفضل تصميم عن طريق ملء النافذة الأساسية، لكن الأمر ليس كذلك. في تصميم العديد من المحولات والمحاثات عالية التردد، يمكننا أن نجد أن إضافة طبقة واحدة أو أكثر من اللفات، أو استخدام أسلاك مطلية بأقطار سلكية أكبر، لا يمكن أن تحصل على التأثير الأمثل فحسب، بل ستزيد من إجمالي خسارة اللف. بسبب تأثير القرب في اللف.
لذلك، في تصميم المكونات المغناطيسية عالية التردد، لا يهم حتى لو كان الملف لا يغلف النافذة الأساسية الحديدية بالكامل، ولكنه يغطي فقط 25٪ من مساحة النافذة. ليس عليك محاولة ملء منطقة النافذة بأكملها.
يتأثر هذا المفهوم الخاطئ بشكل أساسي بتصميم المكونات المغناطيسية ذات تردد الطاقة. في تصميم محولات تردد الطاقة، يتم التأكيد على سلامة اللب واللف، لذلك لا توجد فجوة بين اللب واللف، واللف مصمم بشكل عام لملء النافذة بأكملها، وبالتالي ضمان استقرارها الميكانيكي. ومع ذلك، فإن تصميم المكونات المغناطيسية عالية التردد لا يحتوي على هذا المطلب.
2) "فقد الحديد=فقدان النحاس" - تصميم المحول الأمثل
العديد من مصممي الطاقة، حتى في العديد من الكتب المرجعية لتصميم المكونات المغناطيسية، يدرجون "فقد الحديد=فقدان النحاس" كأحد معايير التصميم الأمثل للمحولات عالية التردد، لكنه ليس كذلك. في تصميم المحولات عالية التردد، يمكن أن يكون الفرق بين فقدان الحديد وفقدان النحاس كبيرًا، وفي بعض الأحيان يمكن أن يصل الفرق إلى مستوى كبير، لكن هذا لا يعني أن المحولات عالية التردد ليست مصممة بشكل جيد.
يتأثر هذا المفهوم الخاطئ أيضًا بتصميم محول تردد الطاقة. غالبًا ما تشغل محولات تردد الطاقة مساحة كبيرة بسبب العدد الكبير من اللفات، لذلك من منظور الاستقرار الحراري والتجانس الحراري، يتم الحصول على قاعدة التصميم التجريبية "فقد الحديد=فقدان النحاس".
ومع ذلك، بالنسبة للمحولات عالية التردد، لا تنطبق هذه القاعدة. في تصميم محولات الطاقة عالية التردد، هناك العديد من العوامل لتحديد التصميم الأمثل، و"فقد الحديد=فقدان النحاس" هو في الواقع الجانب الأقل أهمية.
3) الحث الممغنط مع محاثة التسرب=1٪
بعد تصميم المكونات المغناطيسية، غالبًا ما يشرح العديد من مصممي إمدادات الطاقة متطلبات محاثة التسرب عند تقديم المتطلبات الفنية ذات الصلة إلى الشركات المصنعة للمحولات. تم وضع علامة على العديد من الأوراق الفنية بمتطلبات فنية مماثلة مثل "محاثة مغنطة مع محاثة تسرب=1%" أو "محاثة ممغنطة مع محاثة تسرب <2%". في الواقع، هذا النوع من معايير الكتابة أو التصميم غير احترافي على الإطلاق.
يجب أن يضع مصمم مصدر الطاقة حدًا رقميًا لمحاثة التسرب المقبولة وفقًا لمتطلبات العمل العادية للدائرة. في عملية صنع المحول، يجب تقليل محاثة التسرب قدر الإمكان دون تدهور المعلمات الأخرى للمحول (مثل السعة الدورانية)، بدلاً من إعطاء العلاقة التناسبية بين محاثة التسرب ومحاثة المغنطة كمتطلبات فنية .
لأن العلاقة بين محاثة التسرب ومحاثة المغنطة تختلف بشكل كبير مع وجود أو عدم وجود فجوة هوائية في المحول. عندما لا تكون هناك فجوة هوائية، قد تكون محاثة التسرب أقل من 0.1% من محاثة المغنطة، بينما عندما تكون هناك فجوة هوائية، حتى لو كانت ملفات المحولات مقترنة بشكل وثيق، فإن العلاقة التناسبية بين التسرب الحث والمحاثة الممغنطة قد تصل إلى 10٪.
لذلك، لا ينبغي تقديم العلاقة التناسبية بين محاثة التسرب ومحاثة المغنطة إلى الشركة المصنعة للمكونات المغناطيسية كمؤشر تصميم للمحول. بخلاف ذلك، سيظهر أنك لا تفهم معرفة التسرب أو لا تهتم حقًا بقيمة التسرب الفعلية. الطريقة الصحيحة هي تحديد القيمة المطلقة لمحاثة التسرب المقبولة. وبالطبع يمكن إضافة أو طرح نسبة معينة، والقيمة النموذجية لهذه النسبة هي 20%.
4) يرتبط محاثة التسرب بنفاذية النواة المغناطيسية.
يعتقد بعض مصممي إمدادات الطاقة أن إضافة قلب مغناطيسي إلى اللفات سيجعل اللفات أكثر اقترانًا بشكل وثيق ويقلل من محاثة التسرب بين اللفات؛ يعتقد بعض مصممي إمدادات الطاقة أن النواة المغناطيسية سوف تقترن بالمجال بين اللفات بعد إضافة النواة المغناطيسية إلى اللفات، مما قد يزيد من محاثة التسرب.
في الواقع، في تصميم تحويل مصدر الطاقة، فإن محاثة التسرب لمحولين متحدين المحوريين لا علاقة لها بوجود النوى المغناطيسية. قد تكون هذه النتيجة غير مفهومة، لأن المادة ذات النفاذية النسبية التي تبلغ عدة آلاف ليس لها تأثير يذكر على محاثة التسرب عندما تكون قريبة من الملف.
تظهر النتائج المقاسة لمئات المحولات أن التغير في محاثة التسرب لا يزيد بشكل أساسي عن 10% مع أو بدون قلب مغناطيسي، والعديد من التغييرات لا تتجاوز حوالي 2%.
5) القيمة المثلى للكثافة الحالية لملف المحولات هي 2A / mm ~ 3.1A / mm.
غالبًا ما يعتبر العديد من مصممي مصادر الطاقة أن كثافة التيار في الملف هي معيار التصميم الأمثل عند تصميم المكونات المغناطيسية عالية التردد.
في الواقع، التصميم الأمثل لا علاقة له بكثافة تيار الملف. ما يهم حقًا هو مقدار الخسارة الموجودة في الملف وما إذا كانت إجراءات تبديد الحرارة كافية لضمان ارتفاع درجة الحرارة ضمن النطاق المسموح به.
يمكننا أن نتخيل حالتين متطرفتين من تدابير تبديد الحرارة في تحويل إمدادات الطاقة. عندما يتم استخدام غمر السائل والفراغ لتبديد الحرارة على التوالي، فإن كثافة التيار المقابلة في الملفات ستكون مختلفة تمامًا.
في التطوير الفعلي لتحويل مصدر الطاقة، لا نهتم بالكثافة الحالية، ولكن فقط بمدى سخونة حزمة الأسلاك. هل ارتفاع درجة الحرارة مقبول؟
هذا المفهوم الخاطئ هو أن المصممين يقومون بتبسيط عدد المتغيرات وبالتالي تبسيط عملية الحساب لتجنب تكرار التجربة والخطأ، ولكن هذا التبسيط لا يفسر شروط التطبيق.
6)، خسارة اللف الأولية=خسارة اللف الثانوية "- تصميم المحول الأمثل.
يعتقد العديد من مصممي مصادر الطاقة أن التصميم الأمثل للمحول يتوافق مع أن خسارة الملف الأولية للمحول تساوي خسارة الملف الثانوي. وحتى في العديد من كتب تصميم المكونات المغناطيسية، يعتبر هذا معيارًا للتصميم الأمثل. في الواقع، هذا ليس معيارًا للتصميم الأمثل.
في بعض الحالات، قد يكون فقدان الحديد وفقدان النحاس للمحولات متشابهين. ولكن لا يهم كثيرًا إذا كان هناك فرق كبير بين خسارة الملف الأولية وخسارة الملف الثانوي.
ويجب التأكيد مرة أخرى على أن ما يهمنا في تصميم المكونات المغناطيسية عالية التردد هو مدى سخونة الملف في ظل وضع تبديد الحرارة المستخدم. خسارة اللف الأولية=خسارة اللف الثانوية هي مجرد قاعدة تجريبية في تصميم محولات تردد الطاقة.
7) إذا كان قطر اللف أقل من عمق الاختراق، فإن فقدان التردد العالي سيكون صغيرًا جدًا.
فقط لأن قطر الملف أقل من عمق الاختراق لا يعني أنه لا يوجد فقدان كبير للتردد العالي. إذا كان هناك العديد من الطبقات في ملف المحول، حتى لو كان قطر السلك أرق بكثير من عمق الاختراق، فقد يتسبب ذلك في خسارة كبيرة للتردد العالي بسبب تأثير القرب القوي.
لذلك، عند النظر في خسارة اللف، لا ينبغي لنا فقط أن نحكم على الخسارة من سمك السلك المطلي بالمينا، ولكن أيضًا النظر بشكل شامل في ترتيب هيكل اللف بالكامل، بما في ذلك وضع اللف وطبقات اللف وسمك اللف.
8) يجب أن يكون تردد رنين الدائرة المفتوحة للمحول في الدائرة الأمامية أعلى بكثير من تردد التبديل.
يعتقد العديد من مصممي إمدادات الطاقة أن تردد رنين الدائرة المفتوحة للمحول يجب أن يكون أعلى بكثير من تردد التبديل للمحول عند تصميم المحول واختباره. في الواقع، تردد رنين الدائرة المفتوحة للمحول ليس له علاقة بتردد التحويل.
يمكننا أن نتخيل الحالة الحدية: بالنسبة لنواة مغناطيسية مثالية، فإن محاثتها لا نهائية، ولكن ستكون هناك أيضًا سعة صغيرة نسبيًا، وتردد الرنين الخاص بها هو صفر تقريبًا، وهو أصغر بكثير من تردد التبديل.
ما يرتبط حقًا بالدائرة هو تردد رنين الدائرة القصيرة للمحول. بشكل عام، يجب أن يكون تردد رنين الدائرة القصيرة للمحول أكثر من أمرين من حجم تردد التبديل.
