Что делать с очень горячим плоским индуктором?

Что я делаю:

Я проектирую преобразователь DCDC для генерации ± 24 В от входного питания 18 В - 36 В. Для этого я использую TI TPS54160 и следую за документом « Создание блока питания с разделенной шиной» с широким входным напряжением .

Чтобы сэкономить место, я спроектировал плоский трансформатор, используя разделенный сердечник трансформатора. Я поставил по 12 витков с каждой стороны трансформатора, который, согласно техническому паспорту сердечника, должен давать 244 мкГн (12х12х1700нГ).

Добавлено:

Я использовал калькулятор на основе Excel, предоставленный TI, чтобы вычислить правильные значения компонентов. Калькулятор предназначен специально для проектирования этой топологии схемы с этой интегральной схемой.

Эта проблема:

Проблема в том, что при частоте переключения 500 кГц трансформатор сильно нагревается. Если я уменьшу частоту переключения, я смогу сделать ее немного круче, но если я уменьшу слишком сильно, в цепи больше не будет достаточно тока привода.

Мой вопрос:

Что я должен попробовать в версии 2? Поможет ли физически больший сердечник трансформатора? Должен ли я попробовать уменьшить количество витков на трансформаторе? При 500 кГц я рассчитываю, что мне нужно только 65uH, так что я, конечно, могу снизить до 8 оборотов.

$\Delta B$

$\Delta B$$\mu$$A_c$$l_g$$n$

$L_g$$\frac{n^2 A_c \mu _o}{l_g}$

$I_{\text{max}}$$B_{\text{max}}$

$n I_{\text{max}}$$\frac{B_{\max } l_g}{\mu _o}$

Начав со значения для , , и , можно понять, какими должны быть и для индуктора. Пусть = 100 , = , = 20$L_g$$B_{\text{max}}$$A_c$$I_{\text{max}}$$l_g$$n$$L_g$$\mu H$$B_{\text{max}}$$A_c$$mm^2$

$l_g$ = = ~$\frac{I_{\max }^2 L_g \mu _o}{A_c B_{\max }^2}$$\frac{1 Amp^2 100\mu H \mu _o}{20 mm^2 0.2T^2}$$0.16 mm$

и

$n$ = = =$\frac{i_{\max } L_g}{A_c B_{\max }}$$\frac{1Amp 100\mu H}{20 mm^2 0.2T}$$25 turns$

Этот анализ довольно упрощен, оставляя многое, но дает представление о том, чего ожидать. Разработка этих типов индукторов становится очень сложной. Вы можете взглянуть на « Дизайн трансформатора индуктивности и обратного хода » в качестве ссылки.

Я думаю, что вы используете материал N87, поэтому я собираюсь сделать быстрый расчет материала. При 500 кГц ток индуктора может возрасти до определенного значения за 1 микросекунду (рабочий цикл 50:50). Вы говорите, что у него индуктивность 244 мкГн, поэтому при подаче 18 В я ожидаю, что ток возрастет до: -

18V x 1 us / 244 uH = 74 мА - это ток намагничивания (он хранит энергию, которая высвобождается в следующем полупериоде), но звучит очень, очень низко. Энергия, накопленная в главной обмотке, должна передаваться на выход, и эта энергия составляет 0,66 мкДж (все еще звучит очень низко). Следовательно, мощность, которая может быть передана нагрузке, составляет 0,66 мкДж х 500 кГц = 0,33 Вт.

Я думаю, вам нужно взглянуть на другие примеры в той таблице данных, которую вы связали. Я вижу тот, который может работать с напряжением до 30 В и работать на частоте 300 кГц, используя индуктор 150 мкГн, поэтому я думаю, что ваши основные потери - это потери в обмотке из меди - как вы их изготовили?

Я также укажу, что материал N87 принесет вам примерно 5-10% потерь при 500 кГц, так что это, вероятно, не лучший выбор.

В дополнение к этому убедитесь, что выходная обмотка создает отрицательное напряжение при подаче положительного напряжения на первичную. Другими словами, фазировка обмоток имеет основополагающее значение для этого типа цепи обратной связи.

Мое рассуждение об этой оценке прерывистого режима состоит в том, что, хотя вы, возможно, ожидаете работать в режиме непрерывной проводимости, вы можете получить разумное представление, посмотрев на него в DCM и попытавшись выяснить, находится ли DCM в правильном поле.

Отверстие для центральной ножки сердечника на печатной плате выглядит на рисунке. Это нанесено на реальную плату? Если это так, это объясняет, почему у вас могут быть большие токи. У вас есть короткий поворот, который соединяется с ядром.