Inductores toroidales - Problema de calor

Estoy trabajando en un convertidor directo aislado de 2 sw.

La sección de salida tiene un inductor toroidal con el que tengo un problema. Así es como se ve la sección de salida:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

La frecuencia de conmutación es de 100 kHz y el valor requerido del inductor de salida se calcula en aproximadamente 100 uH.

Puse un inductor toroidal de 100uH (creo que tiene núcleo de polvo de hierro) sacado de una fuente rota y dejé el convertidor funcionando a 6A de carga durante media hora. Luego medí la temperatura del inductor de salida como 50°C, lo cual es bastante aceptable. Así que calculé su A L (de L = A L ⋅ norte 2 por supuesto) como alrededor de 95nH.

Luego compré un núcleo de polvo de hierro (Parte Nr: T130-26K - http://www.pe-coils.com/IPC.htm ) que tenía las mismas dimensiones que el otro y calculé su A L . Sorprendentemente, tiene el mismo A L ¡valor! Pensé que "accidentalmente" encontré el mismo núcleo, así que enrollé un inductor toroidal con el mismo número de vueltas y usando el mismo diámetro. Como era de esperar, obtuve un inductor toroidal de 100uH. Ningún problema hasta aquí.

El problema es este: si uso mi inductor de bobinado manual y bajo carga completa, ¡se calienta hasta los 95 °C! ¿Cómo puede ser? Ambos tienen el mismo grosor de alambre, la misma inductancia y núcleos con el mismo A L valores. Pero, ¿de dónde viene ese rendimiento de temperatura?

Más diversión: si uso mi inductor de cuerda manual, obtengo una eficiencia del 87%; pero si uso el otro, obtengo %92!

Medí los valores Q de ambos con un medidor LCR calibrado: mi cuerda manual tiene 2,4 pero la otra tiene 1,8. Entonces, ¿qué puede ser lo que está detrás de este problema? ¿Qué tengo que hacer?

[SOLUCIONADO] EDITAR:

He experimentado que realmente proviene de las pérdidas del núcleo. El que tiene el número de modelo T130-26K tiene bastantes pérdidas. Así que compré algunos inductores toroidales de Mouser y probé cada uno en las mismas condiciones. Finalmente, uno los superó a todos en términos de rendimiento térmico y eléctrico. Para los interesados, es 2300LL-101-V-RC de Bourns.

PD: ¿Hay alguna forma de cerrar o marcar esta pregunta como "respondida" o algo así?

Bueno, la reducción de la eficiencia no debería sorprender tanto como que esté desperdiciando algo de calor. A L No lo es todo para caracterizar un núcleo, diferentes propiedades magnéticas hacen que las cosas entren en regiones de saturación de diferentes maneras. La hoja de datos de los núcleos debe tener algunos gráficos ilustrativos.
@PlasmaHH Gracias. La frecuencia de conmutación es de 100 kHz, por cierto. Entonces, por ejemplo, ¿puedo decir "Mi núcleo no se puede usar a 100 kHz"?
la fuerza del campo magnético, es decir, la corriente también juega un papel importante. Dado que parece tener la configuración, para aprender algo sobre sus núcleos, podría graficar la corriente frente a la eficiencia para ambos núcleos, así como (para una corriente fija) la frecuencia frente a la eficiencia.
¿Qué núcleo compraste y cuál es tu frecuencia de conmutación?
@Andyaka La frecuencia de conmutación es de 100 kHz y el número de parte del núcleo es T130-26K.
¿Ese núcleo tiene una hoja de datos?
@Andyaka Desafortunadamente, no es así. Encontré esta página pero no proporciona suficientes detalles técnicos.
Deshágase de él y busque un reemplazo; lo más probable es que no pueda manejar las frecuencias; las pérdidas del núcleo son la causa más probable.
¿Qué material estás usando? El polvo de hierro es una amplia gama de materiales. ¿Para qué densidad de oscilación de flujo se diseñó? ¿Qué frecuencia?
@Andyaka. . La respuesta de Andy aquí podría ayudar en el diagnóstico (¿olvidaste tu antigua respuesta Andy?) :)
@RohatKılıç Ponga ese T130-26K, proveedor y 100 kHz en su pregunta original. A la gente no le gusta meterse en los comentarios para obtener información tan vital.

Respuestas (1)

El núcleo claramente no es bueno. Estaría bien para CC, pero no para grandes oscilaciones de flujo. Su convertidor de avance de 2 interruptores tiene una buena eficiencia con una buena bobina. su presupuesto lo permitirá. Si debe hacer que la bobina de mierda funcione, tendrá que reducir la oscilación del flujo, lo que conllevará penalizaciones. Lo realmente malo del hierro en polvo es que envejece con la temperatura y el tiempo. y se vuelve más caliente y se vuelve aún más lossey. Esto puede conducir y conduce a un desbordamiento térmico. Incluso si realiza sus pruebas de temperatura y las cosas son aceptables, es posible que no lo sean en, digamos, un año. Si hizo funcionar su bobina caliente durante unos meses, encontrará que estará más caliente y la eficiencia será inferior al 87%.De hecho, las fuentes de alimentación de 48 V están siendo retiradas del mercado por un fabricante confiable debido al agotamiento del estrangulador de salida mientras escribo esto.

¡Guau! Olvidé esa pregunta :) Gracias por su respuesta detallada e informativa. Compré algunos inductores toroidales de 100-125uH de Mouser y probé cada uno en las mismas condiciones de funcionamiento. Uno, que es de baja pérdida y está diseñado especialmente para aplicaciones SMPS, superó a todos en términos de rendimiento térmico y eléctrico, por lo que tuvo lugar en BOM. ...
... Desafortunadamente, no puedo hacer ningún cambio porque el convertidor está probado y aprobado, y ahora está en producción. Además, el tamaño es un factor limitante para nosotros, así que "tuve que" usar un inductor toroidal vertical. El convertidor se utilizará en vehículos ferroviarios y la vida útil mínima requerida es de 10 años. Si el inductor causa algo en ese tiempo de vida, será bastante problemático tanto para el cliente como para nosotros.
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