Nuestro equipo de redactores ha estado por horas investigando para dar resolución a tus búsquedas, te ofrecemos la respuesta así que esperamos que resulte de mucha apoyo.
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N87 es un material de ferrita recto, no un espacio de aire distribuido como los tipos de material de hierro en polvo. El hecho de que esté en forma toroidal no significa que sea un material de espacio distribuido: N87 en un toroide se saturará de la misma manera que N87 en un E-core. No hay nada de malo en usar ferrita pura para un inductor de impulso, siempre que lo separe (más sobre esto más adelante). El hecho de que esté en forma toroidal significa que no puede separarlo. Es posible que desee cambiar a Kool-Mu si desea seguir con un factor de forma toroidal.
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Derivar la inductancia del núcleo a partir del factor $ A_L $ es razonablemente bueno, siempre que tenga suficientes vueltas en el núcleo y pueda mantener el devanado razonablemente uniforme y en la menor cantidad de capas posible. Tenga en cuenta que $ A_L $ puede variar en +/- 25% en algunos núcleos.
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Los inductores de refuerzo transportan tanto la corriente de magnetización como la energía para la carga (que se almacenará magnéticamente y se entregará durante el tiempo de inactividad). Una vez que el convertidor comienza a funcionar en modo de conducción continua (cuando la corriente del inductor nunca llega a cero), es aún peor desde que comienza a operar en una curva BH que no se pone a cero. (Bmax sigue siendo Bmax, pero ahora tiene una compensación de CC en la que se monta Bpeak). Estas son las razones por las que el inductor necesita espacio de aire; de lo contrario, el núcleo no podrá manejar ninguna corriente de CC significativa sin saturación.
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No estoy seguro de entender su circuito de prueba. Ambos extremos del inductor están esencialmente sujetos a 5 V, lo que significa que los dos condensadores (C1 y C2) no contribuyen en nada a la simulación. Si su convertidor de impulso real está organizado de esta manera, no es un convertidor de impulso y nunca funcionará. L1 necesita liberar su energía almacenada a través de D1 a la carga, lo que nunca puede suceder cuando D1 y la carga están conectados como se muestra. La única conexión entre entrada y salida debe ser a través de L1 y D1. También pondría R1 en la fuente de Q1 y haría una única medición con referencia a tierra en lugar de una construcción matemática. (L1 solo se saturará cuando Q1 esté encendido, por lo que medirlo cuando Q1 esté apagado es irrelevante).
Respuesta modificada para adaptarse a la pregunta modificada
Esta respuesta se ha editado porque ha cambiado el enfoque de la pregunta. Mi respuesta original todavía está a continuación porque era relevante para la pregunta original.
En cualquier inductor, B (densidad de flujo magnético) y H (intensidad del campo magnético) forman la curva BH y, a partir de esa curva, puede ver que B no aumenta linealmente con H; esto se llama saturación: –
H es la fuerza impulsora de amperios-vueltas detrás de la creación de flujo y está dimensionada en unidades de amperios por metro. Su fórmula es:
H = $ frac IN l_e $ donde I es la corriente, N es el número de vueltas y $ l_e $ es la longitud del camino magnético y para un toroide $ l_e $ es el diámetro promedio del núcleo x $ pi $. No necesita calcularlo, todos los toroides tendrán esto especificado en la hoja de datos.
B, la densidad de flujo está relacionada con H en la siguiente fórmula:
$ frac B H = mu_0 mu_r $
donde $ mu_o $ y $ mu_r $ son la constante magnética ( $ 4 pi times10 ^ – 7 $) y la permeabilidad relativa del material de su núcleo, respectivamente.
Por lo tanto, si sabe cuál es su pico actual (o se espera que lo haga) y sabe cuántos giros tiene (y qué material y tamaño de núcleo está utilizando), puede calcular B, densidad de flujo.
De la especificación para el toroide $ l_e $ es 54.15 mm, y el OP sugiere que 77mA es la corriente máxima y que el toroide se enrolla con 51 vueltas. A partir de esto podemos calcular H: –
$ H = frac 0.077 times 51 0.05415 = 72.5 $ amperios por metro
Si conectamos esto en la fórmula B / H y usamos una permeabilidad relativa (2200) de las hojas de datos de N87 obtenemos: –
$ B = 4 pi times10 ^ – 7 times 72.5 times 2200 $ = 200.4 mT y esto es lo que dice el OP en su pregunta.
Esto solo puede significar que el núcleo se está saturando porque:
- No se ha eliminado toda la energía magnética cuando se vuelve a pulsar el inductor
- El flujo de remanencia + nuevo flujo (pulso) está causando saturación (ver diagrama de curva BH)
- Por alguna razón, hay más corriente entrando en el inductor.
- Por improbable que parezca, la ferrita no es N87
Personalmente, miraría la densidad de flujo de Remanence para ver qué tan alto podría ser. Solo eche un vistazo y la fuerza de campo coercitivo en la especificación para N87 es 21 A / m. Debido a que no se está deshaciendo del flujo de remanencia, hay una fuerza de campo magnético equivalente de 21 A / m que se suma a los 72.5 A / m que está aplicando, lo que significa que en realidad está aplicando 93.5A / my esto da como resultado una densidad de flujo de más como 260mT.
Sumado a esto, si no está reduciendo la corriente del inductor a cero, estará agravando el problema. Dado también que el valor del inductor puede ser un poco más bajo de lo que cree ( $ A_L $ puede ser un 25% más bajo), estas pueden ser razones suficientes para explicar su problema.
En un rumbo diferente, 6.8mH es un gran valor de inductancia para usar en un conmutador por lo que puedo percibir es su aplicación. Para obtener la misma energía de un inductor de 3400uH, solo se requiere que la corriente aumente a $ 0.077 times sqrt 2 $ = 109mA. ¿Qué le impide usar un inductor mucho más pequeño?
Respuesta original
A continuación, se tomó de un comentario del OP y mi explicación más abajo es para explicar cómo su método es defectuoso: –
Primero utilicé una resistencia de 1.5kohm en serie con el inductor de 6.8mH y verifiqué la mitad de amplitud a ~ 61 kHz de onda sinusoidal de 1vpp
En primer lugar, si calculas $ X_L $ basándose en que equivale a 1500 ohmios a 61 kHz, obtendrás una inductancia de $ frac 1500 2 Pi F $ = 3,9 mH. Ahora mire el diagrama fasorial a continuación:
En realidad, si hay 1Vp-p a través del inductor, esto será cuando tenga una reactancia de más de 1060 ohmios y a 61 kHz, esto es cuando L = 2.8mH.
Si tiene casi 2.5 veces su inductancia real, es probable que la corriente a través de ella en $ T_ ON $ sea 2.5 veces mayor y esto, por supuesto, empujará un inductor “cercano a la saturación” completamente en saturación.