¿Puedo usar un estrangulador de modo común como inductor acoplado en un convertidor SEPIC?

Quizás. Pero la respuesta probable es 'no para su aplicación', desafortunadamente. Y además, una mejor pregunta podría ser: " ¿ Debo usar un estrangulador de modo común en lugar de un inductor acoplado?" Y la respuesta a esa pregunta siempre es no .

Los estranguladores de modo común suelen tener dos clasificaciones, la corriente de modo diferencial y la corriente de modo común. Si ha encontrado un estrangulador masivo del tamaño de un gato doméstico obeso que 'tiene las especificaciones correctas' (tiene la alta corriente de modo común que necesita), entonces seguro que 'funcionará'. Ciertamente no será la mejor opción, pero funcionará.

Si observa las clasificaciones actuales de los estranguladores de modo común y las describe como "altas" o si la unidad tiene amperios completos, entonces esa es la clasificación actual de modo diferencial. Esta clasificación no tiene sentido para ninguna aplicación en la que se use un inductor acoplado. Esa calificación actual es una calificación de cuántos amperios de corriente de modo diferencial se pueden manejar. Hay muy poca (es decir, hay corriente perfectamente balanceada, igual, en fase entre los devanados, pero en direcciones opuestas, como el retorno de potencia y tierra por ejemplo).

Esta corriente cancela su propio flujo magnético, por lo que solo verá el valor de la inductancia de fuga. En otras palabras, la corriente de modo diferencial es la corriente máxima solo si en realidad no está 'usando' la inductancia. Es esencialmente resistencia limitada. Porque es la clasificación para corrientes que no almacenan energía magnéticamente, y tenga en cuenta que la inductancia es una medida de la energía almacenada en un campo magnético.

Lo que es importante para SEPIC, o realmente para cualquier circuito que use un inductor para, bueno, su inductancia, es la corriente de saturación de ese inductor. Esta es la corriente máxima que el núcleo magnético puede soportar antes de que ocurra alguna caída de inductancia elegida (frecuentemente se usa 20-30% como esta caída). O dicho de otra manera, la corriente de saturación es la cantidad de energía que el núcleo magnético puede almacenar en un campo magnético antes de que esté "lleno". Cuando está 'lleno', el núcleo magnético no puede almacenar más energía, por lo que aumentar la corriente más allá de este punto rápidamente solo almacenará tanta energía adicional como un núcleo de aire, lo que se presenta como una pérdida rápida de inductancia.

La forma en que esto realmente se desarrolla depende en gran medida del material central. Ferrita de todo tipo se satura como gelatina caliente golpeando una pared de carburo de silicio a 100 mph. Ir demasiado cerca del punto de saturación simplemente no se hace, es demasiado arriesgado y la caída es demasiado repentina.

Los núcleos de polvo de hierro, o mi favorito, el carbonilo de hierro, se saturan linealmente, por lo que aún le quedará el 40% de la inductancia incluso después de haber llegado al doble de la corriente de saturación. También tendrá pérdidas de núcleo ridículamente altas usando un núcleo de polvo como ese en cualquier frecuencia útil, pero puede ser útil para picos de corriente en ciertas situaciones.

Los estranguladores pueden ser de cualquiera de los núcleos, ambos tipos se utilizan con frecuencia para estranguladores de modo común. Pero en realidad no importa, porque no hay choques de modo común clasificados para alta corriente a 1 mh. No hay estranguladores que cumplan con sus especificaciones, porque está utilizando la clasificación de corriente del modo diferencial como si fuera la corriente de saturación y no lo es. Un estrangulador grande de 1 mh clasificado para algo más que cientos de miliamperios de saturación/corriente de modo común sería del tamaño de un gato doméstico extremadamente gordo (como se mencionó anteriormente). 1 milihenrio es una tonelada . Necesita puros mililitros/pulgadas^3 de material de núcleo magnético si desea almacenar tanta energía. No hay forma de evitarlo.

Toma a este chico por ejemplo. Ya es un gigante al menos para cosas a nivel de PCB, y tiene su índice de inductancia y no, no manejará 16A de corriente antes de saturarse. Manejará 240mA . Para usar como inductor acoplado, tiene una corriente máxima de 240 mA. No lo llamaría 'alta corriente', pero realmente no mencionaste qué tipo de corrientes necesitabas, así que tal vez eso sea suficiente. Aunque probablemente no.

Esto me lleva a lo que no va a ser la respuesta a la pregunta que hiciste, sino la respuesta que necesitas. Dudo mucho que encuentre un inductor acoplado barato y producido en masa (o un estrangulador que pueda usarse incorrectamente como tal) que cumpla con sus especificaciones. Si realmente necesita 1 mH a 10 A o lo que sea que tenga en mente, entonces espere tener tal cosa hecha a medida y espere que sea muy costosa.

La razón por la que no hay ninguno es porque no hay necesidad de inductores acoplados tan grandes y no hay razón para producirlos en masa y reducir el costo como estranguladores e inductores acoplados razonables. Lo que estoy tratando de decir es que si cree que necesita un inductor acoplado de alta corriente de 1 mH, entonces su diseño es inherentemente defectuoso. La única razón por la que creo que eso requeriría tanta inductancia es que desea convertir corrientes que son demasiado altas para una frecuencia de conmutación demasiado baja.

Ese diseño está mal. No hay razón para hacer eso. Sospecho que ha elegido algún controlador o controlador específico que tiene una frecuencia de conmutación relativamente baja, y desea construir un convertidor CC/CC inferior y poco práctico a un costo extremo y sin ventajas, excepto porque no tiene que aprender a usar un chip que es realmente apropiado para su objetivo final. Sospecho esto porque he estado allí, probablemente todos lo hemos hecho en algún momento. No hago ningún juicio aquí, y admito libremente haber sido culpable de ello en mi pasado. Y lo que sé ahora es que si cree que necesita un inductor tan grande y de alta potencia, entonces no sabe lo suficiente sobre convertidores de conmutación para construir uno de esa alta potencia.

No renuncies a ese objetivo, pero trabaja para lograrlo dando algunos pasos intermedios y haz cosas más pequeñas. Conozca su camino alrededor de un montón de topologías y controladores. Descubre cómo seleccionar tus propios mosfets. Aprenda por qué los electrolíticos son simplemente resistencias glorificadas por encima de 100 KHz, o qué sucede con los capacitores cerámicos de clase II bajo polarización de CC (pista: pierden capacitancia. A veces la mayor parte. ¡Divertido! =P). Descubra por qué optimizará un diseño por cada milímetro y cuánto le puede costar un par de nanohenrios de inductancia parásita. Aprenda a desactivar los voltajes de llamada de los nodos de conmutación. Sobre todo, aprenda por qué un convertidor SEPIC no es apropiado ni necesario para algo de alta potencia que puede tener una entrada por encima o por debajo de la salida. Te iría mucho mejor con un verdadero impulso reductor de 4 interruptores.

Ignorando todo eso, ni siquiera necesita un inductor acoplado, solo puede usar dos inductores. No es necesario que estén en el mismo núcleo. Lo único que obtiene al compartir un núcleo es una corriente de ondulación reducida. O podría hacer lo mismo duplicando la frecuencia de conmutación o usando dos fases en la frecuencia actual. Cualquiera de estos sería mucho más fácil, más barato, efectivo y factible. De hecho, duplicar la frecuencia también le brinda todo tipo de cosas buenas, como ondulación de entrada reducida, inductancia reducida necesaria, menor tamaño, menor costo.

No es 1990, tenemos elementos de conmutación que pueden tener pérdidas tan bajas que las pérdidas resistivas de los inductores de mayor inductancia, así como las pérdidas de núcleo/histéresis, superan las pérdidas de conmutación hasta cientos de KHz. E incluso entonces, ir más rápido puede costarle uno o dos vatios si lo está haciendo bien. Eche un vistazo al LT8705 o a docenas de otros convertidores reductores de impulso de 4 interruptores. Le permitirán hacer todo lo que podría hacer un sepic pero con 10 µH de inductancia, menos EMI, más eficiencia, ser más pequeño que una baraja de cartas y se puede construir usando componentes que realmente existen. Si está utilizando algo que cambia a 52 KHz o 70 KHz o 100 KHz, entonces tiene entre 26 y 27 años de desactualización. Si desea convertir niveles de alta potencia, bueno, entonces no podíamos fácilmente, no sin que sea más caro que simplemente usar grandes transformadores lineales/anclas de barco de hierro y cobre. Hay una razón por la cual las fuentes de alimentación conmutadas comenzaron a aparecer cuando lo hicieron. Las fuentes de alimentación conmutadas de alta potencia eran más grandes que las fuentes lineales (pero posiblemente un poco más ligeras) hasta hace relativamente poco tiempo. La densidad de potencia que parece estar imaginando no fue posible con el chip que haya seleccionado. Pero está bien, ahora hay alternativas mucho mejores.

Entonces, sé que nunca preguntaste sobre eso.

Pero si voy a darle la respuesta más útil que va más allá de lo que realmente preguntó, es simplemente que cuando dice que necesita un inductor acoplado de alta corriente de 1 mh ... no. tu no

Los choques de modo común solo tienen una alta inductancia debido al flujo acumulado de las corrientes diferenciales, lo que significa que si intenta usarlos como inductores normales, no tendrán su inductancia nominal.

En otras palabras, solo tienen una alta inductancia para las diferencias de corriente entre los devanados, pero los devanados mismos no tienen la inductancia nominal.

Si observa la hoja de datos de algunos estranguladores de modo común, verá que la inductancia está clasificada para corrientes muy pequeñas (corriente de modo común), digamos 100 mA más o menos, incluso si el inductor en sí tiene una clasificación de 10 A o más.

http://www.murata.com/~/media/webrenewal/products/emc/emifil/knowhow/26to30.ashx

En principio, podría usar un estrangulador de modo común como inductor acoplado en un sepic o como transformador 1::1 en otro circuito, ya que todos estos son solo dos devanados enrollados en un núcleo magnético.

Sin embargo, tendrá una capacidad de corriente mucho más baja de lo que esperaría al mirar la hoja de datos. Los estranguladores de modo común están destinados a usarse con corrientes casi idénticas en los dos devanados, de modo que los flujos generados se cancelen casi perfectamente.

Por lo tanto, no necesitan almacenar energía significativa y pueden presentar una alta inductancia ante cualquier desequilibrio de corriente.

Es tentador usar un estrangulador de modo común porque son pequeños, baratos y fáciles de encontrar. Sin embargo, no va a ser bueno porque la corriente que fluye en el SEPIC y en sus primos CUK y ZETA hace que los campos magnéticos se sumen y no se cancelen. .