О системах зажигания MSD и прочих CDI.
- Автор темы Maxi
- Дата начала
induke, не здорово всё таки ты лоханулся, когда решив поучить чела уму разуму (думая что ты умён) , решил ему посоветовать почитать статью, которую он написал сам . 
.Естественно не зная ,что перед тобой сейчас автор. Я долго над тобой Индюк ржал... надож так попасть в просак...
induke, ты на след день прикручивая циркуляционные насосы долго вспоминал ещё это...
.Естественно не зная ,что перед тобой сейчас автор. Я долго над тобой Индюк ржал... надож так попасть в просак...induke, ты на след день прикручивая циркуляционные насосы долго вспоминал ещё это...
а, ты про это чтоль?????
https://www.youtube.com/watch?v=WVMolYlx-h8
https://www.youtube.com/watch?v=WVMolYlx-h8
а кстати не с твоими тиристорами машину то собирали?
https://www.youtube.com/watch?v=iBWtaK3tgKY
https://www.youtube.com/watch?v=iBWtaK3tgKY
на вот читай
это не писари из кащенки
список литературы глянь
ВВЕДЕНИЕ
Одним из наиболее трудных вопросов, возникающих в процессе конструирования ИИП, является вопрос расчета трансформаторов и катушек индуктивности, в том числе и дросселей. Как известно, дроссель - это катушка индуктивности, но выполненная таким образом, что может выдерживать большие токи и имеющая незначительные потери в рабочем режиме. Чаще всего дросселями называют катушки индуктивности, работающие при большом уровне постоянного тока, протекающего через обмотку. Трансформатор тоже является разновидностью катушки индуктивности. Для краткости далее везде катушки индуктивности будем обозначать КИ.
Изложенный ниже материал дает возможность не только создавать КИ самостоятельно. Автор также надеется, что читатели будут использовать эту информацию для проверки и изменения КИ при повторении и ремонте радиолюбительских или промышленных конструкций. Ведь иногда препятствием для этого являются трудности в приобретении ферритовых сердечников указанного типа или намоточного провода определенного диаметра.
Следует оговориться, что приводимые ниже формулы и таблицы могут применяться при расчете любых КИ, а не только при расчете дросселей и трансформаторов для ИИП. Точность расчета параметров КИ на основе изложенной ниже методики составляет 25-35%, что в большинстве случаев достаточно для практических целей. Встречаемые же иногда в литературных источниках претензии на более высокую точность расчета вызывают недоверие автора, поскольку справочные данные изготовителей сердечников сами по себе имеют точность порядка 25%, и только некоторые ферриты для сигнальных цепей определены более точно.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Основными электрическими характеристиками КИ являются индуктивность, омическое сопротивление обмотки, максимальный рабочий ток и величина потерь в сердечнике. Кроме того, небезынтересными характеристиками являются габаритные размеры и вес, а также цена и трудоемкость изготовления.
Требования к КИ варьируются в зависимости от конкретного места применения. Например, для многих понижающих преобразователей и для большинства помехоподавляющих фильтров индуктивность дросселя может быть выбрана большей, чем требуется по расчету. При этом качество работы преобразователя или фильтра не ухудшается, напротив, становится лучше. В то же время дроссели для инвертирующих преобразователей и для повышающих преобразователей должны иметь определенную, довольно строго заданную расчетом, величину индуктивности. В таких случаях существенное отклонение индуктивности примененной КИ от требуемой - как ее уменьшение, так и увеличение - приводит к нежелательным режимам работы ИИП, излишним потерям и перегрузкам полупроводниковых приборов.
Аналогичная картина наблюдается и для трансформаторов. В некоторых применениях, таких как двухтактные преобразователи и однотактные преобразователи с передачей энергии "на прямом ходе ключа", индуктивность первичной обмотки трансформатора не является критичной и всегда может быть увеличена или, при соблюдении некоторых условий, даже уменьшена. В то же время однотактные преобразователи "на обратном ходе ключа", которые по своей сути являются инвертирующими преобразователями, весьма чувствительны к величине индуктивности трансформатора. В этом случае трансформатор фактически является видоизмененным дросселем.
Что касается максимального рабочего тока и сопротивления обмоток, то здесь предела хорошему нет, практически любой дроссель или трансформатор можно успешно заменить другим, с большим максимально допустимым током и с меньшим сопротивлением обмоток.
ИНДУКТИВНОСТЬ
Индуктивность КИ рассчитывается по формуле:
(1) L = AL * N2[мкГн] гдеAL - справочный параметр сердечника, [мкГн]
N - количество витков в обмотке Для кольцевого сердечника с замкнутым магнитным сердечником без зазора параметр AL легко вычислить самостоятельно по формуле
(2) AL = µ0 * µi * se / le [мкГн] где µ0 - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, физическая константа, имеющая значение 1.257*10-3 [мкГн/мм]
µi - начальная магнитная проницаемость материала сердечника
se - эффективная площадь сечения магнитопровода, [мм2]
le - эффективная длина сердечника, [мм] Справочные данные ряда сердечников без зазора приведены в таблицах:
(3) AL = AL[табл] * µi / µi[табл] гдеAL[табл] - табличное значение коэффициента индуктивности сердечника
µi[табл] - магнитная проницаемость феррита, указанная в таблице
µi - магнитная проницаемость используемого материала Известно, что обозначение марки отечественных ферритов включает в себя указание на их начальную магнитную проницаемость. Например, феррит 1000HМ имеет магнитную проницаемость µi = 1000, и так далее. Типичный диапазон проницаемости для ферритов лежит в пределах 100...10000. Практически все разъемные сердечники для силовой электроники выполняются из ферритов с высокой магнитной проницаемостью, 1500 и более. Следует иметь в ввиду, что чем выше магнитная проницаемость феррита, тем выше потери в сердечнике на высоких частотах. Разъемные сердечники из материала с низкой проницаемостью предназначены для сигнальных цепей, их не рекомендуется использовать в силовых цепях ИИП.
Технические данные некоторых зарубежных ферритов приведены в таблице 5.. Из-за недостатка места относительно подробный перечень приведен только для ферритов фирмы Philips, для других фирм автор ограничился популярными силовыми ферритами для разъемных сердечников ИИП.
Наиболее часто для разъемных сердечников ИИП употребляются марганец-цинковые ферриты следующих марок:
Кольца фирм Philips и Siemens имеют пластиковую оболочку, цвет которой указывает на марку феррита или порошкового железа. На разъемных сердечниках марка материала как правило указана в текстовом виде. К сожалению, не все магнитные сердечники имеют надлежащую маркировку. Приблизительно оценить магнитные свойства феррита можно следующим образом: как правило ферриты с более высокой проницаемостью темные, почти черные, они имеют зернистую структуру на сколах и разломах, тогда как ферриты с относительно низкой проницаемостью имеют серый цвет и более однородную структуру.
Значение AL для сердечников с зазором тоже можно получить на основе табличных данных. При увеличении зазора эффект получается такой же, как если бы магнитная проницаемость материала сердечника уменьшалась. Даже сравнительно небольшие зазоры уменьшают проницаемость сердечника в десятки и сотни раз. Получающаяся при этом эффективная магнитная проницаемость µe зависит в основном от геометрических размеров и почти не зависит от магнитной проницаемости материала:
(4) µe = le / g гдеle - эффективная длина средней магнитной линии сердечника, [мм]
g - суммарная толщина зазора, [мм] Формула (4) справедлива при выполнении следующих условий: µe много меньше проницаемости материала сердечника µi, а зазор g много меньше размеров поперечного сечения сердечника.
Обратите внимание, что для разъемных сердечников в таблицах 2-4, помимо значения магнитной проницаемости феррита µi, приведено и значение эффективной магнитной проницаемости µe для сердечника без зазора, которое имеет меньшую величину. Дело в том, что разъемный сердечник реально всегда имеет некий зазор, хоть и очень маленький. Кроме того, часть магнитных линий проходит мимо сердечника, особенно если размеры его малы, а форма значительно отличается от кольцевой.
это не писари из кащенки
список литературы глянь
ВВЕДЕНИЕ
Одним из наиболее трудных вопросов, возникающих в процессе конструирования ИИП, является вопрос расчета трансформаторов и катушек индуктивности, в том числе и дросселей. Как известно, дроссель - это катушка индуктивности, но выполненная таким образом, что может выдерживать большие токи и имеющая незначительные потери в рабочем режиме. Чаще всего дросселями называют катушки индуктивности, работающие при большом уровне постоянного тока, протекающего через обмотку. Трансформатор тоже является разновидностью катушки индуктивности. Для краткости далее везде катушки индуктивности будем обозначать КИ.
Изложенный ниже материал дает возможность не только создавать КИ самостоятельно. Автор также надеется, что читатели будут использовать эту информацию для проверки и изменения КИ при повторении и ремонте радиолюбительских или промышленных конструкций. Ведь иногда препятствием для этого являются трудности в приобретении ферритовых сердечников указанного типа или намоточного провода определенного диаметра.
Следует оговориться, что приводимые ниже формулы и таблицы могут применяться при расчете любых КИ, а не только при расчете дросселей и трансформаторов для ИИП. Точность расчета параметров КИ на основе изложенной ниже методики составляет 25-35%, что в большинстве случаев достаточно для практических целей. Встречаемые же иногда в литературных источниках претензии на более высокую точность расчета вызывают недоверие автора, поскольку справочные данные изготовителей сердечников сами по себе имеют точность порядка 25%, и только некоторые ферриты для сигнальных цепей определены более точно.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Основными электрическими характеристиками КИ являются индуктивность, омическое сопротивление обмотки, максимальный рабочий ток и величина потерь в сердечнике. Кроме того, небезынтересными характеристиками являются габаритные размеры и вес, а также цена и трудоемкость изготовления.
Требования к КИ варьируются в зависимости от конкретного места применения. Например, для многих понижающих преобразователей и для большинства помехоподавляющих фильтров индуктивность дросселя может быть выбрана большей, чем требуется по расчету. При этом качество работы преобразователя или фильтра не ухудшается, напротив, становится лучше. В то же время дроссели для инвертирующих преобразователей и для повышающих преобразователей должны иметь определенную, довольно строго заданную расчетом, величину индуктивности. В таких случаях существенное отклонение индуктивности примененной КИ от требуемой - как ее уменьшение, так и увеличение - приводит к нежелательным режимам работы ИИП, излишним потерям и перегрузкам полупроводниковых приборов.
Аналогичная картина наблюдается и для трансформаторов. В некоторых применениях, таких как двухтактные преобразователи и однотактные преобразователи с передачей энергии "на прямом ходе ключа", индуктивность первичной обмотки трансформатора не является критичной и всегда может быть увеличена или, при соблюдении некоторых условий, даже уменьшена. В то же время однотактные преобразователи "на обратном ходе ключа", которые по своей сути являются инвертирующими преобразователями, весьма чувствительны к величине индуктивности трансформатора. В этом случае трансформатор фактически является видоизмененным дросселем.
Что касается максимального рабочего тока и сопротивления обмоток, то здесь предела хорошему нет, практически любой дроссель или трансформатор можно успешно заменить другим, с большим максимально допустимым током и с меньшим сопротивлением обмоток.
ИНДУКТИВНОСТЬ
Индуктивность КИ рассчитывается по формуле:
(1) L = AL * N2[мкГн] гдеAL - справочный параметр сердечника, [мкГн]
N - количество витков в обмотке Для кольцевого сердечника с замкнутым магнитным сердечником без зазора параметр AL легко вычислить самостоятельно по формуле
(2) AL = µ0 * µi * se / le [мкГн] где µ0 - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, физическая константа, имеющая значение 1.257*10-3 [мкГн/мм]
µi - начальная магнитная проницаемость материала сердечника
se - эффективная площадь сечения магнитопровода, [мм2]
le - эффективная длина сердечника, [мм] Справочные данные ряда сердечников без зазора приведены в таблицах:
- Таблица 1. Некоторые кольцевые ферритовые сердечники фирмы Philips
- Таблица 2. Сердечники RM и P (броневые)
- Таблица 3. Сердечники из двух Ш-образных половин
- Таблица 4. Сердечники из двух Ш-образных половин с круглым средним стержнем
(3) AL = AL[табл] * µi / µi[табл] гдеAL[табл] - табличное значение коэффициента индуктивности сердечника
µi[табл] - магнитная проницаемость феррита, указанная в таблице
µi - магнитная проницаемость используемого материала Известно, что обозначение марки отечественных ферритов включает в себя указание на их начальную магнитную проницаемость. Например, феррит 1000HМ имеет магнитную проницаемость µi = 1000, и так далее. Типичный диапазон проницаемости для ферритов лежит в пределах 100...10000. Практически все разъемные сердечники для силовой электроники выполняются из ферритов с высокой магнитной проницаемостью, 1500 и более. Следует иметь в ввиду, что чем выше магнитная проницаемость феррита, тем выше потери в сердечнике на высоких частотах. Разъемные сердечники из материала с низкой проницаемостью предназначены для сигнальных цепей, их не рекомендуется использовать в силовых цепях ИИП.
Технические данные некоторых зарубежных ферритов приведены в таблице 5.. Из-за недостатка места относительно подробный перечень приведен только для ферритов фирмы Philips, для других фирм автор ограничился популярными силовыми ферритами для разъемных сердечников ИИП.
Наиболее часто для разъемных сердечников ИИП употребляются марганец-цинковые ферриты следующих марок:
- 3C85, 3C90, 3F3 фирмы Philips;
- N27, N41, N47, N67 фирмы Siemens;
- PC30, PC40 фирмы TDK;
- B50, B51, B52 фирмы Thomson-LCC;
- F44, F5, F5A фирмы Neosid, и т.д.
Кольца фирм Philips и Siemens имеют пластиковую оболочку, цвет которой указывает на марку феррита или порошкового железа. На разъемных сердечниках марка материала как правило указана в текстовом виде. К сожалению, не все магнитные сердечники имеют надлежащую маркировку. Приблизительно оценить магнитные свойства феррита можно следующим образом: как правило ферриты с более высокой проницаемостью темные, почти черные, они имеют зернистую структуру на сколах и разломах, тогда как ферриты с относительно низкой проницаемостью имеют серый цвет и более однородную структуру.
Значение AL для сердечников с зазором тоже можно получить на основе табличных данных. При увеличении зазора эффект получается такой же, как если бы магнитная проницаемость материала сердечника уменьшалась. Даже сравнительно небольшие зазоры уменьшают проницаемость сердечника в десятки и сотни раз. Получающаяся при этом эффективная магнитная проницаемость µe зависит в основном от геометрических размеров и почти не зависит от магнитной проницаемости материала:
(4) µe = le / g гдеle - эффективная длина средней магнитной линии сердечника, [мм]
g - суммарная толщина зазора, [мм] Формула (4) справедлива при выполнении следующих условий: µe много меньше проницаемости материала сердечника µi, а зазор g много меньше размеров поперечного сечения сердечника.
Обратите внимание, что для разъемных сердечников в таблицах 2-4, помимо значения магнитной проницаемости феррита µi, приведено и значение эффективной магнитной проницаемости µe для сердечника без зазора, которое имеет меньшую величину. Дело в том, что разъемный сердечник реально всегда имеет некий зазор, хоть и очень маленький. Кроме того, часть магнитных линий проходит мимо сердечника, особенно если размеры его малы, а форма значительно отличается от кольцевой.
НАСЫЩЕНИЕ СЕРДЕЧНИКА
Если через катушку с сердечником протекает большой ток, то магнитный материал сердечника может войти в насыщение. При насыщении сердечника его относительная магнитная проницаемость резко уменьшается, что влечет за собой пропорциональное уменьшение индуктивности. Уменьшившаяся индуктивность вызывает дальнейший ускоренный рост тока через КИ, и т.д. В большинстве ИИП насыщение сердечника крайне нежелательно и может приводить к следующим негативным явлениям:
Величина плотности потока магнитной индукции в сердечнике рассчитывается по следующей формуле:
(8) B = 1000 * µ0 * µe * I * N / le[мТ] гдеµ0 - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, 1.257*10-3 [мкГн/мм]
µe - относительная магнитная проницаемость сердечника (не путать с проницаемостью материала сердечника!)
I - ток через обмотку, [А]
N - количество витков в обмотке
le - длина средней магнитной линии сердечника, [мм] Несложное преобразование формулы (8) поможет найти ответ на практический вопрос - какой максимальный ток может проходить через дроссель до того, как сердечник войдет в насыщение:
(9) Iмакс = 0.001 * Bмакс * le / ( µ0 * µe * N ) [A] где Bмакс - табличное значение для используемого материала сердечника, вместо которого можно использовать значение 300 [мТ] для любых силовых ферритов Для сердечников с зазором удобно подставить сюда выражение (4), после сокращений получаем:
(10) Iмакс = 0.001 * Bмакс * g / ( µ0 * N ) [A] Результат получается на первый взгляд довольно парадоксальный: величина максимального тока через КИ с зазором определяется отношением размера зазора к количеству витков обмотки, и не зависит от размеров и типа сердечника. Однако этот кажущийся парадокс просто объясняется. Ферритовый сердечник настолько хорошо проводит магнитное поле, что все падение напряженности магнитного поля приходится на зазор. При этом величина потока магнитной индукции, одинаковая и для зазора и для сердечника, зависит лишь от толщины зазора, тока через обмотку и количества витков в обмотке, и не должна превышать 300 [мТ] для обычных силовых ферритов.
Для ответа на вопрос, какой величины суммарный зазор g надо ввести в сердечник, чтобы он выдержал без насыщения заданный ток, преобразуем выражение (10) к следующему виду:
(11) g = 1000 * µ0 * I * N / Bмакс [мм] Чтобы нагляднее показать влияние зазора, приведем следующий пример. Возьмем сердечник E30/15/7 без зазора, феррит 3C85, магнитная проницаемость µe = 1700. Рассчитаем количество витков, необходимое для получения индуктивности 500 [мкГн]. Сердечник, согласно таблице, имеет AL = 1.9 [мкГн], воспользовавшись формулой (7) получаем чуть более 16 витков. Зная эффективную длину сердечника le = 67 [мм], по формуле (9) вычислим максимальный рабочий ток, Iмакс = 0.58 [А].
Теперь введем в сердечник прокладку толщиной 1 [мм], зазор составит g = 2 [мм]. Эффективная магнитная проницаемость уменьшится, после несложных расчетов по формулам (5) и (7) находим, что для получения индуктивности 500 [мкГн] надо намотать 125 витков. По формуле (10) определяем максимальный ток КИ, он увеличился до 3.8 [А], то есть более чем в 5 раз!
Отсюда следует и практическая рекомендация для читателей, самостоятельно конструирующих дроссели. Чтобы получить катушку индуктивности, работающую при максимально возможном токе, заполняйте сердечник проводом полностью, а затем вводите в сердечник максимально возможный зазор. Если при проверочном расчете окажется, что дроссель имеет чрезмерный запас по току, то выбирайте меньший размер сердечника, или, по крайней мере, уменьшайте количество витков в обмотке, чтобы снизить потери в меди, и одновременно уменьшайте зазор в сердечнике. Важно подчеркнуть, что эта рекомендация не относится к трансформаторам, в которых ток через первичную обмотку состоит из двух составляющих: тока, передаваемого во вторичную обмотку, и небольшого тока, намагничивающего сердечник (ток магнетизации).
Как видим, зазор в сердечнике дросселя играет исключительно важную роль. Однако не все сердечники позволяют вводить прокладки. Кольцевые сердечники выполнены неразъемными, и, вместо того чтобы "регулировать" эквивалентную магнитную проницаемость при помощи зазора, приходится выбирать кольцо с определенной магнитной проницаемостью феррита. Этим и объясняется факт большого разнообразия типов магнитных материалов, применяемых промышленностью для изготовления колец, тогда как разъемные сердечники для ИИП, куда легко ввести зазор, почти всегда выполнены из ферритов с высокой магнитной проницаемостью. Наиболее употребительными для ИИП оказываются два типа колец: с низкой проницаемостью (в пределах 50...200) - для дросселей, и с высокой проницаемостью (1000 и более) - для трансформаторов.
Порошковое железо оказывается наиболее предпочтительным материалом для кольцевых неразъемных сердечников дросселей, работающих при больших токах подмагничивания. Проницаемость порошкового железа обычно находится в пределах 40...125, чаще всего встречаются кольца, выполненные из материалов с проницаемостью 50...80. В таблице 6 приведены справочные данные кольцевых сердечников из порошкового железа фирмы Филипс.
Проверить, входит ли сердечник в насыщение при работе ИИП, несложно, достаточно при помощи осциллографа проконтролировать форму тока, протекающего через КИ. Датчиком тока может служить низкоомный резистор или трансформатор тока. КИ работающая в нормальном режиме будет иметь геометрически правильную треугольную или пилообразную форму тока. В случае же насыщения сердечника форма тока будет искривлена.
Если через катушку с сердечником протекает большой ток, то магнитный материал сердечника может войти в насыщение. При насыщении сердечника его относительная магнитная проницаемость резко уменьшается, что влечет за собой пропорциональное уменьшение индуктивности. Уменьшившаяся индуктивность вызывает дальнейший ускоренный рост тока через КИ, и т.д. В большинстве ИИП насыщение сердечника крайне нежелательно и может приводить к следующим негативным явлениям:
- увеличенный уровень потерь в материале сердечника и увеличенный уровень омических потерь в проводе обмотки приводят к неоправданно низкому КПД ИИП;
- дополнительные потери вызывают перегрев КИ, а также расположенных поблизости радиодеталей
- сильные магнитные поля в сердечнике в сочетании с его уменьшившейся магнитной проницаемостью являются многократно усиленным по сравнению с нормальным режимом работы источником помех и наводок на малосигнальные цепи ИИП и другие приборы;
- ускоренно нарастающий ток через КИ вызывает ударные токовые перегрузки ключей ИИП, повышенные омические потери в ключах, их перегрев и преждевременный выход из строя;
- ненормально большие импульсные токи КИ влекут за собой перегрев электролитических конденсаторов фильтров питания, а также увеличенный уровень помех излучаемых проводами и дорожками печатной платы ИИП.
Величина плотности потока магнитной индукции в сердечнике рассчитывается по следующей формуле:
(8) B = 1000 * µ0 * µe * I * N / le[мТ] гдеµ0 - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, 1.257*10-3 [мкГн/мм]
µe - относительная магнитная проницаемость сердечника (не путать с проницаемостью материала сердечника!)
I - ток через обмотку, [А]
N - количество витков в обмотке
le - длина средней магнитной линии сердечника, [мм] Несложное преобразование формулы (8) поможет найти ответ на практический вопрос - какой максимальный ток может проходить через дроссель до того, как сердечник войдет в насыщение:
(9) Iмакс = 0.001 * Bмакс * le / ( µ0 * µe * N ) [A] где Bмакс - табличное значение для используемого материала сердечника, вместо которого можно использовать значение 300 [мТ] для любых силовых ферритов Для сердечников с зазором удобно подставить сюда выражение (4), после сокращений получаем:
(10) Iмакс = 0.001 * Bмакс * g / ( µ0 * N ) [A] Результат получается на первый взгляд довольно парадоксальный: величина максимального тока через КИ с зазором определяется отношением размера зазора к количеству витков обмотки, и не зависит от размеров и типа сердечника. Однако этот кажущийся парадокс просто объясняется. Ферритовый сердечник настолько хорошо проводит магнитное поле, что все падение напряженности магнитного поля приходится на зазор. При этом величина потока магнитной индукции, одинаковая и для зазора и для сердечника, зависит лишь от толщины зазора, тока через обмотку и количества витков в обмотке, и не должна превышать 300 [мТ] для обычных силовых ферритов.
Для ответа на вопрос, какой величины суммарный зазор g надо ввести в сердечник, чтобы он выдержал без насыщения заданный ток, преобразуем выражение (10) к следующему виду:
(11) g = 1000 * µ0 * I * N / Bмакс [мм] Чтобы нагляднее показать влияние зазора, приведем следующий пример. Возьмем сердечник E30/15/7 без зазора, феррит 3C85, магнитная проницаемость µe = 1700. Рассчитаем количество витков, необходимое для получения индуктивности 500 [мкГн]. Сердечник, согласно таблице, имеет AL = 1.9 [мкГн], воспользовавшись формулой (7) получаем чуть более 16 витков. Зная эффективную длину сердечника le = 67 [мм], по формуле (9) вычислим максимальный рабочий ток, Iмакс = 0.58 [А].
Теперь введем в сердечник прокладку толщиной 1 [мм], зазор составит g = 2 [мм]. Эффективная магнитная проницаемость уменьшится, после несложных расчетов по формулам (5) и (7) находим, что для получения индуктивности 500 [мкГн] надо намотать 125 витков. По формуле (10) определяем максимальный ток КИ, он увеличился до 3.8 [А], то есть более чем в 5 раз!
Отсюда следует и практическая рекомендация для читателей, самостоятельно конструирующих дроссели. Чтобы получить катушку индуктивности, работающую при максимально возможном токе, заполняйте сердечник проводом полностью, а затем вводите в сердечник максимально возможный зазор. Если при проверочном расчете окажется, что дроссель имеет чрезмерный запас по току, то выбирайте меньший размер сердечника, или, по крайней мере, уменьшайте количество витков в обмотке, чтобы снизить потери в меди, и одновременно уменьшайте зазор в сердечнике. Важно подчеркнуть, что эта рекомендация не относится к трансформаторам, в которых ток через первичную обмотку состоит из двух составляющих: тока, передаваемого во вторичную обмотку, и небольшого тока, намагничивающего сердечник (ток магнетизации).
Как видим, зазор в сердечнике дросселя играет исключительно важную роль. Однако не все сердечники позволяют вводить прокладки. Кольцевые сердечники выполнены неразъемными, и, вместо того чтобы "регулировать" эквивалентную магнитную проницаемость при помощи зазора, приходится выбирать кольцо с определенной магнитной проницаемостью феррита. Этим и объясняется факт большого разнообразия типов магнитных материалов, применяемых промышленностью для изготовления колец, тогда как разъемные сердечники для ИИП, куда легко ввести зазор, почти всегда выполнены из ферритов с высокой магнитной проницаемостью. Наиболее употребительными для ИИП оказываются два типа колец: с низкой проницаемостью (в пределах 50...200) - для дросселей, и с высокой проницаемостью (1000 и более) - для трансформаторов.
Порошковое железо оказывается наиболее предпочтительным материалом для кольцевых неразъемных сердечников дросселей, работающих при больших токах подмагничивания. Проницаемость порошкового железа обычно находится в пределах 40...125, чаще всего встречаются кольца, выполненные из материалов с проницаемостью 50...80. В таблице 6 приведены справочные данные кольцевых сердечников из порошкового железа фирмы Филипс.
Проверить, входит ли сердечник в насыщение при работе ИИП, несложно, достаточно при помощи осциллографа проконтролировать форму тока, протекающего через КИ. Датчиком тока может служить низкоомный резистор или трансформатор тока. КИ работающая в нормальном режиме будет иметь геометрически правильную треугольную или пилообразную форму тока. В случае же насыщения сердечника форма тока будет искривлена.
ТРАНСФОРМАТОРЫ С НАКОПЛЕНИЕМ МАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ
Помимо рассмотренных выше "обычных" трансформаторов, в некоторых разновидностях ИИП используются другой тип трансформаторов. Речь идет о преобразователях с передачей энергии в нагрузку "на обратном ходе ключа". В таких преобразователях при открытом состоянии силового ключа (транзистора) сердечник трансформатора накапливает энергию в форме энергии магнитного поля, а при закрытом состоянии ключа накопленная энергия передается в нагрузку. Величина энергии, запасенной в КИ, определяется выражением
(16) E = L * I2 / 2[мкДж] где L - индуктивность первичной обмотки, [мкГн]
I - ток через первичную обмотку, [A] Максимальная мощность такого ИИП прямо пропорциональна рабочей частоте, но только до тех пор, пока в каждом цикле на прямом ходе ток в индуктивность может возрасти до желаемого значения, а на обратном ходе накопленная энергия может быть полностью передана в нагрузку. При расчете прямого и обратного ходов можно использовать формулы (14) и (15).
Такие трансформаторы должны иметь сравнительно небольшую индуктивность первичной обмотки, иначе за время открытого состояния ключа ток в катушке, определяемый выражением (14), не сможет достичь требуемой величины. Эти трансформаторы, в отличие от "обычных", обязательно имеют зазор в сердечнике или используют магнитный материал с низкой проницаемостью. При их расчете следует руководствоваться формулами (8) - (11), ограничивая Bмакс на уровне менее 200 [мТ] и выбирая несколько меньшую частоту работы, чем для трансформаторов двухтактных ИИП. При этом получаются сопоставимые потери в феррите, а вредное влияние индуктивности рассеяния удается существенно уменьшить. Иногда для таких трансформаторов применяют сердечники из специальных разновидностей порошкового железа с малыми потерями.
Полезно упомянуть еще один довод в пользу выбора рабочей частоты ИИП, равной 40 [кГц]. По требованиям российских и европейских стандартов на электромагнитную совместимость электронные устройства не должны "шуметь" на частотах выше 150 [кГц]. Выбрав рабочую частоту ИИП равной 40 [кГц], удается удержать третью гармонику помехового сигнала ниже границы контролируемого диапазона. Заметим, что в США нижняя граница контролируемого на электромагнитную совместимость диапазона равна 400 [кГц] .
Помимо рассмотренных выше "обычных" трансформаторов, в некоторых разновидностях ИИП используются другой тип трансформаторов. Речь идет о преобразователях с передачей энергии в нагрузку "на обратном ходе ключа". В таких преобразователях при открытом состоянии силового ключа (транзистора) сердечник трансформатора накапливает энергию в форме энергии магнитного поля, а при закрытом состоянии ключа накопленная энергия передается в нагрузку. Величина энергии, запасенной в КИ, определяется выражением
(16) E = L * I2 / 2[мкДж] где L - индуктивность первичной обмотки, [мкГн]
I - ток через первичную обмотку, [A] Максимальная мощность такого ИИП прямо пропорциональна рабочей частоте, но только до тех пор, пока в каждом цикле на прямом ходе ток в индуктивность может возрасти до желаемого значения, а на обратном ходе накопленная энергия может быть полностью передана в нагрузку. При расчете прямого и обратного ходов можно использовать формулы (14) и (15).
Такие трансформаторы должны иметь сравнительно небольшую индуктивность первичной обмотки, иначе за время открытого состояния ключа ток в катушке, определяемый выражением (14), не сможет достичь требуемой величины. Эти трансформаторы, в отличие от "обычных", обязательно имеют зазор в сердечнике или используют магнитный материал с низкой проницаемостью. При их расчете следует руководствоваться формулами (8) - (11), ограничивая Bмакс на уровне менее 200 [мТ] и выбирая несколько меньшую частоту работы, чем для трансформаторов двухтактных ИИП. При этом получаются сопоставимые потери в феррите, а вредное влияние индуктивности рассеяния удается существенно уменьшить. Иногда для таких трансформаторов применяют сердечники из специальных разновидностей порошкового железа с малыми потерями.
Полезно упомянуть еще один довод в пользу выбора рабочей частоты ИИП, равной 40 [кГц]. По требованиям российских и европейских стандартов на электромагнитную совместимость электронные устройства не должны "шуметь" на частотах выше 150 [кГц]. Выбрав рабочую частоту ИИП равной 40 [кГц], удается удержать третью гармонику помехового сигнала ниже границы контролируемого диапазона. Заметим, что в США нижняя граница контролируемого на электромагнитную совместимость диапазона равна 400 [кГц] .