Peligro de saturación de la bobina primaria en un Flyback

Estaba leyendo un libro, "diseño de fuente de alimentación conmutada: Abraham Pressman", específicamente la sección sobre convertidores flyback. Una parte que no estoy muy seguro de entender es donde dice que la saturación de la bobina primaria podría destruir el transistor de conducción.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Regresé a la escuela sobre cómo funcionan los inductores y creo que lo que sucederá es esto. En el momento cero, cuando el transistor se enciende, la corriente comenzará a fluir lentamente y el campo magnético se acumulará en el inductor. El flujo de corriente aumentará a medida que pasa el tiempo y esto aumentará el tamaño del campo magnético. En algún momento, el material del núcleo se saturará, lo que significa que aunque le bombee más corriente, el campo magnético no aumentará mucho.

Fue esta acumulación del campo magnético lo que protegió al FET en primer lugar, pero ahora que está saturado, su inductancia comenzará a disminuir. Así que efectivamente la impedancia de la bobina está cayendo y cada vez más corriente quiere fluir a través del transistor. Eventualmente, los tiempos actuales, el RDS del FET excederá la potencia nominal del paquete y el FET se derretirá.

¿Estoy entendiendo esto correctamente?

En pocas palabras: sí.
Dato interesante: estos son diseños de convertidores flyback en los que el voltaje de accionamiento para el FET primario se genera a partir de un devanado de retroalimentación en el núcleo. Tan pronto como el núcleo se satura, el voltaje de retroalimentación se rompe y el FET se apaga, evitando daños. En realidad, su cargador de teléfono celular barato podría funcionar de esa manera. La regulación se realiza ajustando el retardo de pulso.

Respuestas (2)

Sí, entendiste bien. En la saturación es como si el inductor "pierda" su inductancia. Lo que te queda es solo el Rs (ESR) del inductor. Para un inductor de calidad, Rs será muy bajo, lo que dará como resultado una gran corriente y posibles daños al inductor y/o al FET.

Un inductor almacena energía eléctrica como energía magnética, cuando el inductor se satura no puede almacenar más energía ya que está "lleno". El material del núcleo del inductor (si lo hay) ha alcanzado su flujo magnético máximo y no puede aceptar más.

Ancho de pulso y forma de onda actual: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Algunos tecnicismos más....

Para anchos de pulso pequeños, la tasa de cambio de corriente (di/dt) es el voltaje aplicado dividido por la inductancia de la bobina primaria. A medida que la saturación comienza a activarse, la tasa de cambio de la corriente aumenta drásticamente a medida que la inductancia de la bobina primaria cae.

La saturación es, (en igualdad de condiciones), directamente proporcional a la corriente, por lo que, aunque el material del núcleo puede tener una curva de histéresis bastante superficial, una vez que la corriente comienza a aumentar su tasa de cambio, la saturación puede ocurrir muy rápido y ser devastadora.

Esta es la razón por la que encuentra que los diseños de retorno apagan el ciclo de trabajo cuando la corriente excede un cierto valor preestablecido.

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