매우 뜨거운 평면 인덕터에 대해 어떻게해야합니까?

내가하고있는 것:

18V-36V의 입력 전원에서 ± 24V를 생성하도록 DCDC 컨버터를 설계하고 있습니다. 이를 위해 TI TPS54160을 사용하고 있으며 넓은 입력 전압으로 스플릿 레일 전원 공급 장치 생성 문서를 따르고 있습니다.

공간을 절약하기 위해 분할 변압기 코어를 사용하여 평면 변압기를 설계했습니다. 코어 의 데이터 시트 에 따르면 244uH (12x12x1700nH)를 제공해야합니다.

추가 :

TI가 제공 하는 Excel 기반 계산기 를 사용하여 올바른 구성 요소 값을 계산했습니다. 계산기는이 IC로이 회로 토폴로지를 설계하기 위해 특별히 고안되었습니다.

문제 :

문제는 500kHz 스위칭 주파수에서 변압기가 매우 뜨겁다는 것입니다. 스위칭 주파수를 줄이면 조금 더 시원해질 수 있지만 너무 줄이면 회로에 더 이상 충분한 구동 전류가 없습니다.

내 질문:

버전 2에서 무엇을 시도해야합니까? 물리적으로 더 큰 변압기 코어가 도움이됩니까? 변압기의 턴 수를 줄여야합니까? 500kHz에서는 65uH 만 필요하다고 계산하므로 확실히 8 턴으로 떨어질 수 있습니다.

문제는 사용되는 코어에 간격이 없기 때문에 인덕터가 포화된다는 것입니다. 플라이 백 유형 작동의 토폴로지는 스위치가 켜질 때 코어에 에너지를 저장하여 코어를 BH 곡선 위로 이동시킵니다. 그러나 불연속 전도 (DCM)의 간단한 예에서 스위치가 꺼지고 전류가 0으로 떨어지면 B는 0으로 돌아 가지 않고 높은 잔류 점으로 돌아갑니다. 따라서 사용 가능한 는 매우 작으며 코어가 포화 상태로 들어갑니다. 이와 관련하여 연속 전도 (CCM)는 더욱 악화됩니다.$\Delta B$

간격을 추가하면 잔차 점이 0에 가깝게 이동하여 사용 가능한 됩니다. 갭의 경우 인덕턴스는 코어 아닌 갭에 의해 결정됩니다 . 갭 코어 인덕터의 인덕턴스를 고려하십시오. 코어 단면 및 간격 길이 및 권선 회전 수 :μ A c l g$\Delta B$$\mu$$A_c$$l_g$$n$

n 2 A c μ $L_g$ =$\frac{n^2 A_c \mu _o}{l_g}$

또한 최대 권선 전류 ( )를 갭 플럭스 ( )와 관련 . B $I_{\text{max}}$$B_{\text{max}}$

$n I_{\text{max}}$ =$\frac{B_{\max } l_g}{\mu _o}$

값으로 시작하여 , , 및 , 그것은 어떤 아이디어를 얻을 가능성이 및 인덕터가 될해야합니다. 하자 = 100 , = 0.2T, = 20$L_g$$B_{\text{max}}$$A_c$$I_{\text{max}}$$l_g$$n$$L_g$$\mu H$$B_{\text{max}}$$A_c$$mm^2$

$l_g$ = = ~$\frac{I_{\max }^2 L_g \mu _o}{A_c B_{\max }^2}$$\frac{1 Amp^2 100\mu H \mu _o}{20 mm^2 0.2T^2}$$0.16 mm$

과

$n$ = = =$\frac{i_{\max } L_g}{A_c B_{\max }}$$\frac{1Amp 100\mu H}{20 mm^2 0.2T}$$25 turns$

이 분석은 매우 단순하지만 많은 것을 제외하고는 무엇을 기대해야하는지에 대한 아이디어를 제공합니다. 이러한 유형의 인덕터를 설계하는 것은 매우 복잡합니다. " 인덕터 및 플라이 백 트랜스포머 설계 "를 참조 할 수 있습니다.

N87 재료를 사용하고 있다고 생각하므로 물건을 빠르게 계산할 것입니다. 500kHz에서 인덕터 전류는 1 마이크로 초 (50:50 듀티 사이클)로 특정 값으로 상승 할 수 있습니다. 인덕턴스가 244uH이므로 18V를 적용하면 전류가 다음과 같이 상승 할 것으로 예상합니다.-

18V x 1 us / 244 uH = 74mA-이것은 자화 전류 (다음 절반주기에서 방출되는 에너지를 저장합니다)이지만 실제로는 아주 낮게 들립니다. 메인 와인딩에 저장된 에너지는 출력으로 전달되어야하며이 에너지는 0.66 uJ입니다 (아직 매우 낮은 소리). 그러므로 부하로 전달 될 수있는 전력은 0.66 uJ x 500 kHz = 0.33 와트입니다.

나는 당신이 연결 한 데이터 시트에서 다른 예제를 봐야한다고 생각합니다. 나는 150 uH의 인덕터를 사용하여 30V의 높은 전압에서 작동하고 300 kHz에서 작동 할 수있는 것을 보았습니다. 그래서 주요 손실은 권선의 구리 손실이라고 생각합니다. 어떻게 이것을 제작 했습니까?

또한 N87 소재는 500kHz에서 약 5-10 %의 손실을 줄 수 있으므로 아마도 최선의 선택이 아닐 것입니다.

여기에 1 차측에 양극이인가 될 때 출력 권선이 음의 전압을 생성하도록합니다. 다시 말해, 권선의 위상은 이러한 유형의 플라이 백 회로의 기본입니다.

이 불연속 모드 평가에 대한 나의 추론은 비록 연속 컨 덕션 모드에서 실행될 것으로 예상 되더라도 DCM에서이를보고 DCM이 올바른 구장에 있는지 여부를 알아 냄으로써 합리적인 아이디어를 얻을 수 있다는 것입니다.

PCB에서 코어의 중앙 다리 구멍이 그림에 도금되어 있습니다. 실제 PCB에 도금되어 있습니까? 그렇다면 전류가 큰 이유를 설명합니다. 당신은이 단락 차례 의 핵심 통해 연결됩니다.