Tamaño del transformador flyback frente a pérdidas en el núcleo

Estoy en el proceso de compilar algunas notas sobre el diseño de inductores. Tengo buena experiencia práctica en el campo (perdón por el juego de palabras), pero siento que esta experiencia no ha sido totalmente sistemática. He estado leyendo literatura en línea, incluidos los procedimientos de diseño de los principales fabricantes, pero tengo una pregunta específica relacionada con el proceso iterativo que suele tener lugar debido a la complejidad intrínseca de esta tarea de diseño. Dice así:

Supongamos que tiene un flyback en funcionamiento que usa, por ejemplo, una ferrita RM8 con huecos. Este flyback en particular tiene condiciones de trabajo constantes específicas (voltaje de entrada, voltaje de salida, tiempo, frecuencia de conmutación, potencia de salida, etc.) Supongamos que:

  • El transformador se restablece a densidad de flujo cero en cada ciclo.
  • El tamaño del transformador depende del aumento de la temperatura en lugar del almacenamiento máximo de energía. La oscilación de la densidad de flujo y la frecuencia de funcionamiento son tales que el calor impulsa el tamaño, no I^2*L. La ferrita opera a una densidad de flujo cómoda lejos de la saturación.
  • Las pérdidas del núcleo en esas condiciones son cualquiera que sea P_core.

Nuestro transformador funciona bien, pero digamos que ahora lo reemplazamos con un transformador de gran tamaño de la misma permeabilidad efectiva, digamos, por ejemplo, un RM12. Como su A_L es mayor, lo enrollamos con menos vueltas para que se conserve su inductancia primaria L_1, manteniendo inalteradas las formas de onda básicas del osciloscopio, por así decirlo. Naturalmente, el componente más grande se calentará menos. Sin embargo, y esta es mi pregunta, ¿será con una pérdida de núcleo total mayor o menor?

Mis pensamientos hasta ahora son que N disminuye a medida que aumenta A_L (para preservar L_1 como se describió anteriormente), l (longitud del camino magnético) aumenta, el pico H disminuye como consecuencia de todo esto, pico a pico B disminuye en consecuencia, P_V (específico pérdidas de núcleo) disminuye significativamente como resultado... pero obviamente el volumen del núcleo es significativamente mayor y, dado que la mayoría de estas relaciones no son lineales, no estoy seguro de lo que sucede.

Una vez me dijeron casualmente que un inductor que no se calienta significativamente no solo es demasiado grande sino que también tiene mayores pérdidas que uno equivalente más pequeño. No puedo justificar (o refutar) esta afirmación.
Todavía no estoy seguro de cuál es tu pregunta.
Lo siento si la pregunta se escondió en el texto extenso. Está ahí, a través de: "Sin embargo, y esta es mi pregunta, ¿será con una pérdida total de núcleo mayor o menor?"

Respuestas (2)

Una vez me dijeron casualmente que un inductor que no se calienta significativamente no solo es demasiado grande sino que también tiene mayores pérdidas que uno equivalente más pequeño. No puedo justificar (o refutar) esta afirmación.

  1. Quieren decir que está sobrediseñado. Como usar un cable AWG tan grande que puede pasar 1000A a través de él pero se eleva 1C por encima del ambiente. Uso excesivo de material.

  2. Los inductores más grandes también tienden a no tener más pérdidas de alta frecuencia, pero tienen pérdidas de CC más bajas, por lo que hay un equilibrio.

  3. El hecho de que se caliente menos porque es más grande no significa necesariamente que esté disipando menos energía; Tiene más volumen para distribuir esa energía, lo que puede resultar en temperaturas más bajas incluso si la energía disipada es mayor.

Será la misma corriente de magnetización si la inductancia es la misma (como se especifica en la pregunta).
2. Más grande significaría mayor Al, por lo que para un conjunto dado de vueltas, menor corriente de aumento.
Voy a retroceder en la corriente de magnetización y alguien más puede aclararlo.
Gracias a todos. Por favor lea cuidadosamente. No se da el número de vueltas, se da la inductancia. La pregunta es muy específica en un intento de minimizar la confusión y la subjetividad :)

He combinado algunas de las ecuaciones habituales y parece que la pérdida del núcleo realmente no cambia.

Factor de inductancia:

A L = L norte 2

L = norte ⋅ Φ I = norte ⋅ B ⋅ A mi I

A L = B ⋅ A mi norte ⋅ I

norte ⋅ I = H ⋅ yo

A L = B ⋅ A mi H ⋅ yo = m ⋅ A mi yo

Volumen:

V = A mi ⋅ yo

Como simplifica las matemáticas, supongamos que aumentamos el volumen central por un factor de 64. (Obviamente, esto no es un aumento de RM8 a RM12, pero las matemáticas son las mismas).

Debido a que se mantiene la geometría (forma), también se mantienen todas las proporciones, la longitud del camino magnético aumentará x4 y la sección transversal del material magnético aumentará x16, es decir, todas las longitudes aumentan en la misma cantidad y el volumen resultante aumenta x64.

El factor de inductancia aumentará x4:

A L = m ⋅ A mi yo

Como requerimos la misma inductancia que antes, el número de vueltas se reduce a la mitad:

norte = L A L

El campo magnético disminuye por un factor de 8:

H = norte ⋅ I yo

Debido a que estamos lejos de la saturación, la permeabilidad sigue siendo la misma, la densidad de flujo B disminuye en un factor de 8 al igual que el campo magnético y también su oscilación (valor pico-pico).

La pérdida específica P_V es proporcional al cuadrado de esta oscilación, por lo que disminuye por un factor de 64.

Por lo tanto, la pérdida del núcleo no ha cambiado:

PAG = PAG V ⋅ V

...Obviamente, aún desea que su núcleo sea pequeño por razones de costo, pero esa es una historia diferente.

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