Al diseñar algunos convertidores CC-CC flyback (para brindarnos aislamiento), hemos estado simulando diseños potenciales en LTSpice, lo que ha ido bien. (¿No es LT excelente para la documentación? Instrucciones bastante perfectas sobre cómo colocar transformadores en LTSpice: http://cds.linear.com/docs/en/lt-journal/LTMag-V16N3-23-LTspice_Transformers-MikeEngelhardt.pdf )
El problema surge cuando comenzamos a incluir la inductancia de fuga en nuestras simulaciones, ya sea mediante el uso de un inductor en serie o un coeficiente de acoplamiento de menos de uno. En gran parte de la documentación sobre la simulación de transformadores, dicen "puede incluir fugas mediante el uso de un factor de acoplamiento inferior a uno, o colocando un inductor en serie, pero eso no es realmente importante, así que no se preocupe".
Como queremos comprobar las eficiencias reales de la fuente de alimentación, queremos incluir la inductancia de fuga. Si estamos usando un transformador estándar de WURTH o similar, podemos descargar el modelo SPICE (que indica que incluye inductancia de fuga), ponerlo en el sistema y todo parece estar bien. Sin embargo, si seguimos las instrucciones para menos de 1 factor de acoplamiento (que resulta ser aproximadamente 0,97 para nuestro inductor de 38uH con fuga de 2,5uH), o en el inductor en serie (inductor de 2,5uH en línea con la bobina primaria), obtenemos un sistema muy pobre que no parece tan bueno como uno que usa un modelo SPICE estándar de WURTH, a pesar de que el modelo WURTH incluye los parásitos.
La pregunta es: ¿cuánta influencia tiene la inductancia de fuga en un sistema? ¿La fuga de 2,5 uH es realmente tan mala como muestran nuestras simulaciones? ¿Qué importancia tiene la inductancia de fuga en comparación con una resistencia de CC en serie de 0,07?
NOTA: esto está utilizando LT3748, un transformador con una relación de transformación de 4:1, inductancia primaria de 38uH, inductancia de fuga de 2,5uH, resistencia de CC de 0,07 en el lado primario y resistencia de CC de 0,01 en el lado secundario
En un diseño de transformador flyback, almacena energía en el primario y luego la libera en el secundario. Si tiene una inductancia de fuga, hay energía almacenada en el primario que no se acopla al secundario. Esta energía desacoplada tiene que ser "quemada". Aquí es donde se pueden ver las ineficiencias.
Si tiene un factor de acoplamiento (k) de 0,97 y una inductancia primaria de 38 uH, la inductancia de fuga es de 38 uH x (1 - ) = 2,25 uH.
Dado que el almacenamiento de energía primaria tiene que ver con la corriente máxima (cuadrada) en el ciclo de carga, y esta corriente es común al acoplamiento y la inductancia de fuga, entonces la "pérdida" de este circuito (ignorando todas las demás pérdidas) tiene que ser 2,25 /(38-2,25) = 6,3%.
¿Qué importancia tiene la inductancia de fuga en comparación con una resistencia de CC en serie de 0,07?
No hay información en su pregunta que permita calcular esto.
La inductancia de fuga es muy mala en el convertidor flyback aislado. Minimizar la inductancia de fuga es más difícil con un transformador con separación. La relación entre la inductancia de fuga y la inductancia de magnetización terminará siendo la relación entre la energía quemada y la energía transferida. Esto pone un límite superior a la eficiencia y, en la práctica, puede hacer que romper el 90 % sea un verdadero desafío. Algunos diseñadores adoptan esquemas de recuperación de energía de fuga, como abrazaderas activas, para obtener una buena eficiencia a plena carga. El DCR no es tan malo incluso cuando las corrientes máximas son altas en relación con las corrientes promedio, pero tenga cuidado con la resistencia de CA, que puede ser muchas veces la resistencia de CC en una bobina mal diseñada. Las penalizaciones por esto son un factor de empaque deficiente y problemas de producción.
Andy alias