Определитель насыщения сердечников из феррита или как сделать дроссель для импульсного источника питания
В наше время можно недорого купить микросхемы, позволяющие собирать простые и эффективные импульсные источники питания, например, MC34063 или LM2576. Есть даже программы-калькуляторы, помогающие определить номиналы деталей или можно воспользоваться datasheet. Но возникает одна маленькая проблема — нужно намотать дроссель, который должен обладать определенной индуктивностью и сохранять эту индуктивность при значительном токе подмагничивания — до нескольких Ампер .
К сожалению, ассортимент готовых индуктивностей в магазинах беден и нужные часто недоступны. В то же время можно купить ферритовые сердечники или взять их, например, из раскуроченных электронных балластов для люминесцентных или галогеновых ламп.
Определить индуктивность можно без специальных приборов с помощью компьютера и программного пакета Arta Software, о чем я писал в прошлых публикациях (LIMP — программный измеритель RCL).
Сложнее определить, войдет сердечник в насыщение (и нарушится нормальная работа блока питания) или нет. Многолетний редактор журнала «Радио» и автор множества статей по тематике импульсных преобразователей Сергей Алексеевич Бирюков написал статью «Дроссели для импульсных источников питания на ферритовых кольцах». В ней есть практическая схема, позволяющая увидеть и измерить ток насыщения на экране осциллографа.
В статье множество формул и таблиц, я же постараюсь объяснить всё ненаучно, на пальцах.
Для того чтобы сделать дроссель надо рассчитать или взять из datasheet нужную индуктивность. Берем сердечник, на котором будем наматывать катушку и мотаем несколько десятков витков удобным проводом, например, 0,3 мм. Измеряем индуктивность, затем рассчитываем, сколько надо витков для будущего дросселя. Для этого вспоминаем, что индуктивность прямо пропорциональна квадрату числа витков. Если намотано 30 витков и индуктивность 20 мкГн, то чтобы получить 180 мкГн, надо намотать 90 витков.
Теперь вспомним что такое Ампер -витки. Это произведение числа витков на протекающий ток. Сердечник одинаково намагнитят 200 витков при токе 1 А или 1 виток при токе 200 А, или 50 витков при токе 4 А. Значит, если мы узнаем, при каком токе насытится сердечник от нашей пробной катушечки в 30 витков, мы легко узнаем какой ток выдержит наш дроссель с рабочей катушкой в 90 витков.
Надо только не забывать, что индуктивность лучше делать немного бОльшей, чем рекомендуется и что при уменьшении числа витков индуктивность падает гораздо быстрее, чем растет допустимый ток. Кроме того, для уменьшения потерь надо использовать толстый провод.
Не исключено, что данный сердечник может не подойти, тогда, если это кольца, можно сложить два-три кольца или взять другой типоразмер или даже включить два дросселя последовательно.
↑ Схема
Я собрал измеритель на небольшой плате, детали самые обычные, там, где удобно, ставлю SMD и вам советую. Полевой транзистор — любой с нужной проводимостью на ток от 20 А и выше, с низким сопротивлением канала в открытом состоянии, можно низковольтный. Я поставил IFRP150. Стабилизатор 6 В на микросхеме 78L06. Если ее нет, можно ставить 78L05 и добавить 1-2 диода типа КД522 в разрыв общего провода 78L05 анодом к стабилизатору. Емкости С3С4 я поставил по 2200 мкФ на 35 В. Номиналы деталей не критичны. В процессе испытаний я понял, что нужна небольшая доработка схемы. Вместо VD3 VD4 я поставил один стабилитрон Д816В. Для увеличения импульса тока до 12 А между базой и эмиттером VT1 надо поставить резистор с номиналом, как у R5. Эти небольшие изменения позволяют испытать готовые индуктивности в несколько миллигенри. Номинал R4 я уменьшил втрое, что сделало луч на экране более ярким. Сигнал к входу синхронизации осциллографа снимается с вывода 11 микросхемы через резистор 1 кОм.
↑ Наладка
Вместо L1 подключить резистор примерно 1 кОм и проверить прямоугольную форму импульсов на выводе 11 микросхемы, на стоке, проверить регулировку изменения скважности от R3. При исправных деталях наладка не требуется. Если необходимо, можно по вкусу изменить частоту и диапазон регулировки емкостью С2 и резисторами R3R4.
↑ Работа с прибором
Возможны варианты – перелома не будет, а будет треугольник, который не растет при повороте регулятора R3. Это значит, насыщения нет, надо увеличить число витков катушки. Или форма не треугольная, а сглаженная – велико активное сопротивление катушки.
Если вы проверяете трансформатор, будьте осторожны, на неподключенных обмотках может быть значительное напряжение! И категорически запрещаю проверять так строчные телевизионные трансформаторы или силовые трансформаторы компьютерных блоков питания! Если катушка имеет индуктивность несколько миллигенри, она накапливает значительную энергию, которую поглощает мощный стабилитрон (он за этим и нужен), при этом он сильно разогревается (я это почувствовал по запаху), поэтому измерения таких катушек должны быть непродолжительны (я не спеша настраиваю осциллограф с небольшим импульсом, а потом поворачиваю ось R3 и засекаю ток перелома).
↑ Печатная плата
↑ Итого
Для тех, кто занимается импульсными источниками питания, данный прибор будет полезен. Радиолюбитель обычно делает единичные устройства из тех узлов из деталей, которые может найти. Я не согласен с теми, кто пишет, что для LM2576 дроссель можно намотать на гвозде. Работать он может и будет (за счет внутримикросхемных ограничителей и предохранителей), но получить хороший КПД и хорошую стабилизацию не получится. Прибор, конечно, не первой необходимости, но дешев, прост и портативен, поэтому иметь его полезно.
↑ Файлы
Наш файловый сервис предназначен для полноправных участников сообщества «Datagor Electronics».
Дроссель фильтра и его расчёт
Всем доброго времени суток! Большинству электронных схем для правильной работы необходим постоянный ток. Однако выпрямительные устройства различных конструкций выдают напряжения, имеющие пульсирующую составляющую. Для уменьшения пульсаций между выпрямителем и нагрузкой ставят сглаживающий фильтр. В современных схемах роль такого фильтра выполняет электролитический конденсатор большой ёмкости, параллельный нагрузке. Во многих случаях его вполне достаточно, особенно при питании цифровых схем. Но при питании от емкостных фильтров аналоговых устройств или устройств с большим потребляемым током, импульсные помехи оказывают существенное влияние на работу устройства, а в особых случаях и выводит их из строя. Поэтому в дополнение к конденсатору ставят дроссель, последовательно с нагрузкой, что значительно улучшает режим работы устройства. Данная статья посвящена расчёту дросселей сглаживающих фильтров.
Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.
Принцип работы дросселя фильтра
Сглаживающим дросселем или дросселем фильтра называется компонент электронной схемы, предназначенный для уменьшения переменной составляющей напряжения или тока на входе или выходе схемы. Он, как правило, состоит из замкнутого магнитопровода (сердечника) и одной обмотки. Обмотка дросселя включается последовательно с нагрузкой
Схема включения дросселя фильтра.
Данный тип дросселя чаще всего входит в состав сложных многозвенных фильтров. Его действие основано на том, что активное сопротивление обмотки rдр намного меньше сопротивления нагрузки RН, а индуктивное сопротивление Хдр на частоте пульсаций f – намного больше, чем сопротивление нагрузки
Таким образом, представляя напряжение на входе дросселя Uвх как сумму постоянной U0 и переменной составляющей U
, можно сделать вывод, что практически вся постоянная составляющая будет приложена к нагрузке, а переменная составляющая – к дросселю.
Качество любого фильтра оценивают с помощью коэффициента сглаживания, который для сглаживающего дросселя определяется по выражению
Из данного выражения, по необходимой величине коэффициента сглаживания q можно определить требуемое значение индуктивности дросселя L.
Физические процессы в сердечнике дросселя
Как уже говорилось, сглаживающий дроссель представляет собой катушку с ферромагнитным сердечником, который значительно увеличивает магнитное поля, поэтому все характеристики дросселя определяются свойствами сердечника. В тоже время свойства сердечника зависят от тока IL, протекающего через дроссель. Данный ток можно представить в виде суммы постоянной составляющую I0 и переменной составляющей I
Ток, протекающий через дроссель фильтра.
В связи с этим можно выделить два параметра пульсирующего тока: амплитудное значение тока Imax и действующее значение тока I, которые определяются следующими выражениями
– соответственно амплитуда постоянной и переменной составляющей импульсного тока, протекающего через сглаживающий дроссель,
kф – коэффициент формы тока переменной составляющей.
Рассмотрим влияние пульсирующего тока на параметры сердечника. На рисунке ниже приведены кривые намагничивания сердечника для двух режимов: при отсутствии подмагничивания (I0 = 0) и с подмагничиванием постоянным током (I0 > 0).
Работа дросселя при подмагничивании.
На рисунке изображены кривые изменения индукции магнитного поля в сердечнике при его намагничивании синусоидальным током при двух режимах работы: без подмагничивания (кривая 1) и с подмагничиванием постоянным током I0 (кривая 2). Как известно, при периодическом намагничивании сердечника магнитная индукция В изменяется не по основной кривой намагничивания, а по замкнутым кривым, называемым петлями перемагничивания (выделены красным цветом). В первом случае, когда отсутствует подмагничивание, петля симметрична относительно основной кривой намагничивания (петля 1). В случае наличия тока подмагничивания I0, перемагничивание сердечника идёт по так называемым частным петлям перемагничивания (петля 2). Частные петли перемагничивания характеризуются увеличенной площадью, что означает увеличение потерь в сердечнике (площадь ограниченная петлёй равна мощности потерь в сердечнике).
Кроме увеличения потерь при насыщении сердечника, происходит уменьшение магнитной проницаемости материала сердечника. Так как индуктивность дросселя L имеет прямую зависимость от магнитной проницаемости, то следовательно происходит снижение индуктивности.
Эквивалентная проницаемость вещества μе определяется из отношения между создаваемой магнитным полем индукцией В и напряженностью Н данного магнитного поля
где ω – количество витков провода в обмотке,
I – ток через дроссель.
Индуктивность дросселя может быть определена по следующему выражению
где ω – количество витков провода в обмотке,
μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π*10 -7 Гн/м,
μе – эквивалентная (относительная) магнитная проницаемость сердечника,
Sе – эквивалентная площадь поперечного сечения сердечника,
lе – эквивалентная длина магнитной линии сердечника.
lM – длина магнитной линии в сердечнике.
Дроссель фильтра с зазором в сердечнике
Для уменьшения падения магнитной проницаемости и индуктивности дросселя при увеличении подмагничивающего тока в сердечник дросселя вводят немагнитный зазор. Ниже представлены кривые намагничивания сердечника с зазором и без зазора.
Кривые намагничивания материала сердечника: без зазора (1) и с зазором (2).
Как видно из рисунка петля гистерезиса сердечника без зазора – это линия 1, а петля гистерезиса сердечника, имеющего немагнитный зазор – это линия 2. То есть кривая 2 растягивается и поворачивается относительно нулевой координаты. Таким образом сердечник дросселя при наличии зазора, характеристика намагничивания которого линейна, насыщается при относительно больших токах в обмотке, чем сердечник без зазора.
Отсюда можно сделать вывод, что при увеличении тока подмагничивания необходимо выбирать большую величину немагнитного зазора для увеличения индуктивности дросселя.
Возникает вопрос выбора длины немагнитного зазора в сердечнике. В одной из статей я рассказывал, как рассчитать эквивалентную магнитную проницаемость при наличии зазора. Здесь стоит обратная задача – рассчитать длину зазора по некоторой заданной проницаемости, выражение будет иметь вид
где δ – длина немагнитного зазора, мм,
le – эффективная длина магнитной силовой линии, мм,
μe – эффективная магнитная проницаемость сердечника с зазором,
μr – относительная магнитная проницаемость материала сердечника. Так как величина магнитной проницаемости материала сердечника, значительно больше, чем требуемая проницаемость μe << μr, то последнее слагаемое в выражении можно не учитывать.
Особенности расчёта дросселя фильтра
Расчёт дросселя фильтра в общем случае сводится к выбору конструкции, типоразмера и материала магнитопровода и параметров обмоток, для которых обеспечивается заданные параметры: индуктивности дросселя L, тока подмагничивания I0 и пульсаций переменной составляющей I
заданной частоты f. При этом перегрев дросселя ∆T не должен превышать заданное значение.
Индуктивность дросселя L и протекающий ток Imax определяет максимальное значение энергии магнитного поля дросселя. При этом энергия дросселя определяется следующим выражением
где ω – количество витков провода в обмотке,
μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π*10 -7 ,
μе – эффективная магнитная проницаемость сердечника,
Se – эффективная площадь поперечного сечения сердечника,
le – эффективная длина магнитной линии сердечника,
Bm – максимальное значение индукции магнитного поля в сердечнике.
Здесь необходимо дать некоторые пояснения:
— во-первых, все размерности необходимо приводить к общему виду, например, Se и le в справочниках приводятся в миллиметрах и квадратных миллиметрах, соответственно, их необходимо переводить в метры и квадратные метры;
— во-вторых, максимальное значение индукции Bm магнитного поля зависит от типа применяемого материала сердечника. В свою очередь тип применяемого материала зависит от частоты, например, при частотах 50 Гц – 10 кГц, применяют электротехнические стали, на частотах 5 – 30 кГц – электротехнические сплавы (например, аморфные), от 10 кГц и выше – ферриты и магнитодиэлектрики. Однако данное разделение в некоторой степени условно, так как применение конкретного материала ограниченно потерями в нем на гистерезис (перемагничивание) и вихревые токи;
— в-третьих, максимальное значение индукции в сердечнике Bm следует выбирать исходя из следующего ограничения
где BS – индукция насыщения материала магнитопровода.
Данное ограничение связано с возможными бросками тока в цепи и другими негативными факторами, например изменение температуры и влажности сердечника.
Для определения параметров обмотки введём понятие коэффициента использования окна сердечника kИ, который определяет количество меди, появляющееся в площади окна дросселя. На данный коэффициент влияют следующие факторы:
— толщина изоляции обмоточного провода, так в зависимости от диаметра провода площадь изоляции занимает от 5 до 30 % от площади сечения провода;
— способ укладки провода в окне (рядовая обмотка или внавал);
— толщина межслоевой изоляции в многослойных и многообмоточных конструкциях;
— качеством намотки обмотки.
С учётом данных факторов коэффициент использования окна сердечника kИ превышает 30 % или 0,3, что необходимо учитывать при выборе сердечника. Поэтому ещё одним ограничением для размеров сердечника является площадь окна SO и зависимость от данного параметра плотности тока j, площади сечения провода SP и количества витков провода ω, которые объединены следующим выражением
где kи – коэффициент использования окна сердечника,
SO – площадь окна сердечника,
ω – количество витков провода в обмотке.
С помощью данного выражения можно определить требуемую эквивалентную магнитную проницаемость сердечника
Подставив полученное выражение в формулу для максимальной энергии получим
Отсюда можно выразить произведение SeSO, которое определяет геометрию сердечника дросселя
После выбора сердечника необходимо определить эквивалентную магнитную проницаемость сердечника согласно выражению
Далее определяют длину немагнитного зазора и параметры обмотки: количество витков ω, диаметр провода dp, средняя длина витка lср.вит. и сопротивление обмотки R.
По окончанию расчёта необходимо провести проверку не величину перегрева дросселя ∆T и в случае необходимости скорректировать размер сердечника: при слишком большом перегреве необходимо выбрать больший размер сердечника.
Потери мощности в дросселе фильтра
Несколько слов необходимо сказать об особенностях учёта потерь мощности в дросселе фильтра, так как они определяют температуру нагрева и перегрева дросселя. Для упрощения расчётов можно выделить два случая:
— в первом случае, переменная составляющая тока I
<< I0). В этом случае потери мощности определяются только потерями в обмотке дросселя
где R∆T – сопротивление обмотки при температуре перегрева,
I – действующее значение тока дросселя,
ω – число витков обмотки дросселя,
lср – средняя длина витка в обмотке,
SP – площадь сечения провода «по меди»,
qCu – удельное сопротивление потерь для меди, qCu = 0,0171 Ом*мм 2 /м,
αCu – температурный коэффициент сопротивления меди, αCu = 0,0038 °С -1 .
— во втором случае, когда переменная составляющая тока дросселя I
Далее по полученному значению амплитуды магнитной индукции необходимо определить удельные объемные потери на перемагничивание PV и в зависимости от объёма сердечника Ve определить потери мощности в сердечнике.
Расчёт дросселя фильтра
В качестве примера рассчитаем дроссель, имеющий индуктивность L = 70 мкГн, ток подмагничивания I0 = 12 А, амплитуда переменной составляющей I
= 1 А, частота пульсаций f = 100 кГц, температура перегрева ∆Т = 50°С, форма тока имеет вид представленный ниже, поэтому коэффициент формы тока kф ≈ 1,732
Ток в обмотке дросселя.
1. Вначале определяем размер сердечника, который может накапливать необходимую энергию Wm. В качестве материла магнитопровода используем материал N87, поэтому максимальную индукцию примем равной Bm = 0,3 Тл, коэффициент использования окна сердечника kИ = 0,3 и плотность тока j = 5 А/мм 2
По итогам расчётов, выберем сердечник EE40/16/12 фирмы Epcos, имеющего следующие параметры le = 154 мм, Se = 149 мм 2 , SO = 169 мм 2 , Ve = 22946 мм 3 материал сердечника N87 (μe = 1710).
2. Теперь необходимо рассчитать параметры обмотки: сечение провода «по меди» SP и количество витков обмотки ω. Сечение провода выбирается исходя из допустимой плотности тока j
Сечение провода получилось равным SП = 2,4 мм 2 , так как частота переменной составляющей f = 100 кГц, то для снижения потерь мощности на скин-эффект применим литцендрат типа ЛЭШО 615х0,071, имеющий общее сечение SП = 2,43 мм 2 . Литцендрат можно изготовить самостоятельно, для этого провод составляют из нескольких жил провода типа ПЭВ-2 или ПЭТВ-2. При этом максимальный диаметр жилы dП зависит от глубины скин-слоя δ
В качестве жил выберем провод ПЭВ-2 0,3, при этом площадь сечения одной жилы Sж и количество жил N составит
3. Рассчитаем требуемую эквивалентную магнитную проницаемость μe и толщину немагнитного зазора в сердечнике δ
Следовательно, эквивалентная проницаемость сердечника составит μe = 131, а длина немагнитного зазора δ=1,18 мм. Прокладка между кернами сердечника должна быть вдвое меньше длины зазора, так как она прокладывается, как между центральными, так и между боковыми кернами.
Теперь необходимо проверить правильность расчётов по параметру допустимого перегрева. Для этого необходимо рассчитать мощность потерь в обмотке и в сердечнике, а также площади поверхностей обмотки и сердечника.
4. Рассчитаем мощность потерь в обмотке ∆P1. Для этого необходимо определить среднюю длину витка lв.ср, длину провода обмотки lпр.об и сопротивление провода при перегреве ∆T = 50 °С. В данных расчётах необходимо учитывать удельное сопротивление меди qCu = 0,0171 (Ом•мм 2 )/м и температурный коэффициент сопротивления меди αCu = 0,0038 °C -1
5. Рассчитаем мощность потерь в сердечнике ∆P2. Для этого необходимо определить удельные объёмные потери в сердечнике на данной частоте, температуре и индукции
Для нахождения удельных объёмных потерь PV обратимся к справочным данным на феррит марки N87, для которого при B
= 11 мТл, f = 100 кГц и T = 100 °C, объемные потери составляют PV ≈ 0,4 кВт/м 3 = 4•10 -7 Вт/мм 3 , тогда потери мощности в сердечнике, объемом Ve = 22946 мм 3 составят
6. Осталось рассчитать площадь охлаждения дросселя SД и определить расчётный перегрев дросселя ∆TP. Для этого воспользуемся значением коэффициента теплопередачи α = 1,2*10 -3 Вт/(°С см 2 ) и переведём значение площадей охлаждения в квадратные сантиметры
Таким образом, перегрев дросселя составляет ∆T = 18 °C, что соответствует требованиям начальных условий. Так как величина перегрева почти в 3 раза меньше требуемой, то размер сердечника можно уменьшить, а его параметры пересчитать задавшись большей плотностью тока, например, 6-7 А/мм 2 . И заново рассчитать параметры дросселя и проверить по величине перегрева.
Теория это хорошо, но необходимо отрабатывать это всё практически ПОПРОБОВАТЬ МОЖНО ЗДЕСЬ
Расчёт дросселей
Индуктивность дросселя L1 определяется требуемым током пульсаций. Этот выход не нуждается в очень быстрой переходной характеристике, поскольку нагрузка почти постоянна. Выберем для этого напряжения ток пульсаций 10% для худшего случая. При входном напряжении 20 В мы имеем изменение напряжения на дросселе 10 В как во время заряда, так и во время разряда. Это значит, что пиковый ток будет в точности равен удвоенному среднему току. Для вычисления требуемой индуктивности используем уравнение дросселя:
Этот дроссель имеет высокую индуктивность, но низкий ток, поэтому ферритовый броневой или тороидальный сердечник обеспечит требуемую индуктивность и соответствующее магнитное экранирование. Начнём с тороида FT50 Mix 77 с обмоткой из 151 витка провода №28. Мы выбираем провод №28, скорее исходя из механической прочности, нежели из предельно допустимого тока.
Такой же метод используем для определения индуктивностей L2. L5. Этим источникам требуется более высокий коэффициент пульсаций, чтобы улучшить переходную характеристику. Для всех этих напряжений зададим коэффициент пульсаций 20%.
Через L2, L3 и L5 течёт высокий ток, поэтому требуемую индуктивность и магнитное экранирование без насыщения обеспечат тороидальные сердечники из материала Mix 26. Индуктивности дросселей L3 и L5 достаточно близки друг к другу, чтобы можно было использовать одинаковые дроссели. Для начала выберем в качестве сердечника Т106-26. Значение коэффициента индуктивности (AL) для этого сердечника равно 900 мкГн/100 витков. Сначала рассчитаем требуемое число витков:
Отсюда начальное значение индуктивностей L3 и L5 равно 5.8 мкГн. Девять витков дадут значение 7.3 мкГн. Большой ток подмагничивания снизит индуктивность, поэтому для обоих дросселей лучше взять 7.3 мкГн. В случае использования провода №12 нагрев дросселя L5 составит 40°С при токе 18 А.
Отсюда реальная индуктивность дросселя L2 равна 23 мкГн. При использовании провода №14 нагрев составит несколько больше 40°С, поэтому нам необходимо обеспечить, чтобы потери в сердечнике не перегрели дроссель.
Индуктивность дросселя L4 достаточно велика, поэтому имеет смысл применить ферритовый сердечник. Достаточную индуктивность обеспечит тороидальный сердечник FT-50 Mix 77.
Для источника —12.0 В при максимальном токе 500 мА будет более чем достаточно провода №28.
Нам нужно проверить нагрев и магнитную индукцию для каждого из дросселей:
Эти значения позволят нам рассчитать нагрев, вызванный переменной магнитной индукцией. Плотность мощности для каждого значения индукции определим по графику каждого материала при частоте 100 кГц:
Полученные значения мощности используем для расчёта величины температурного нагрева: 
Мы видим, что дроссель L2 слишком сильно нагревается. Необходимо снизить переменную магнитную индукцию в сердечнике. Также нужно будет увеличить диаметр провода до №12, чтобы уменьшить выделение в нём тепла. Из главы 8 мы помним, что наибольшего эффекта можно достичь, снизив ток пульсаций и увеличив индуктивность, так как возрастёт число витков. Снизить потери можно также, используя сердечнике меньшим значением коэффициента индуктивности Al. Заново проведём вычисления для сердечника Т130 с током пульсаций 1.4 А:
Теперь нужно убедиться, что дроссели не насыщаются. Формула для напряжённости магнитного поля:
где / — длина магнитопровода.
Получается, что дроссель L1 близок к насыщению, а режим работы L4 вышел на изгиб кривой намагничивания. Нужно увеличить длину магнитопровода, чтобы снизить напряжённость магнитного поля. Сердечник FT82 Mix 77 имеет ненамного более высокое значение AL, но почти вдвое большую длину магнитопровода. Дроссель Lie новым сердечником будет иметь то же самое число витков и ту же индуктивность.
Сердечник FT82 всё же недостаточно велик для дросселя L4. Используем сердечник FT114, который потребует меньшее число витков вследствие более высокого значения коэффициента AL.
Нагрев этих сердечников будет минимален благодаря значительно меньшей плотности рассеиваемой мощности. Обратите внимание, что напряжённость магнитного поля в дросселе L4 всё же находится вблизи точки насыщения. Возможно снижение индуктивности на предельном постоянном токе. Тестирование в лабораторных условиях может указать на необходимость замены сердечника.
Расчет дросселя, катушки индуктивности. Рассчитать, посчитать онлайн, online
Дроссели обычно выполняют на Ш — образных, П — образных и броневых сердечниках. Предлагаемый скрипт рассчитан на Ш и П — образные сердечники.
Подробные советы по изготовлению катушек индуктивности (дросселей) можно найти тут.
Выбираем магнитопровод
Вашему вниманию подборки материалов:
Конструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
Если частота работы устройства до 3 кГц, то подойдет магнитопровод из трансформаторного железа. Если частота выше 7 кГц, то предпочтение следует отдать ферритам. На частотах 3 — 7 кГц можно использовать и железные и ферритовые сердечники. Но эффективность устройств на этих частотах обычно ниже, чем на других, так как тут железо уже теряет свою привлекательность, растут потери, а ферриты еще не могут раскрыть свой потенциал. До 150 кГц для дросселя с зазором (а подавляющее большинство дросселей делается с зазором), марка феррита значения не имеет. От магнитной проницаемости феррита в расчете ничего не зависит. На частотах свыше 150 кГц следует применять специальные высокочастотные марки ферритов.
Расчет для железа и ферритов на разных частотах имеет только одно отличие. Для железа максимальная индукция выбирается в районе 1 Тл. Для ферритов: при частоте до 100 кГц — 0.3 Тл, при частоте выше 100 кГц — 0.1 Тл. При желании снизить потери на перемагничивание магнитопровода максимальная индукция выбирается еще меньше.
Провод выбирается, исходя из плотности тока 5А / 1 кв. мм сечения. Это хуже европейских стандартов, но, как показала практика, вполне приемлемо. Если сила тока небольшая (менее 0.25 А), то дроссель мотается одним проводом нужного диаметра, если более 0.25 А, то жгутом из проводов 0.25 мм (для исключения скин — эффекта). Один такой провод хорошо работает при токе до 0.25 А.
Проверяя, хватит ли места для обмотки в окне магнитопровода, мы полагаем, что плотность заполнения окна не превысит 50%. Плотнее уложить провод удается только на станке. Вручную получить лучшую плотность нам не удавалось никогда.
Считаем по формулам
[число витков] = 1000 * [индуктивность, мГн] * [максимально возможная сила тока, А] / [площадь сечения магнитопровода, кв. мм] / [максимально допустимая индукция, Тл]
[зазор в сердечнике, мм ] = [1.257E-3] * [максимально возможная сила тока, А] * [число витков] / [максимальное значение индукции, Тл]
[максимально возможная сила тока, А] = [рабочий ток дросселя, А] + [Амплитуда пульсаций тока, А] / 2
[количество проводов в жгуте] = [рабочий ток дросселя, А] / 0.25
Форма
На рисунке слева — Ш-образный сердечник, справа — П-образный. A — толщина сердечника, B — высота окна сердечника, C — ширина окна сердечника, D — ширина зуба.
Делая прокладку в сердечнике, не забудьте, что ее толщина должна быть вдвое меньше расчетного зазора, так как магнитная линия в Ш и П — образных сердечниках пересекает ее дважды.
К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.
Доброго дня. Можно ли применить методику для расчета моторного трехфазного дросселя (ПЧ+двигатель)? Какие особенности изготовления таких дросселей (например, взять три трансформатора и пр.)? Читать ответ.
Здравствуйте! Я собираю сварочный инвертор по схеме из книги Негуляева (полумост резонансный), и пытался определить с помощью ваших онлайн-калькуляторов индуктивность дросселя резонанса, но в них надо подставлять известное значение индуктивности (и откуда, к слову, его взять если нет измерительных приборов) и получать витки. А мне то надо наоборот. Это нужно, чтобы попытать Читать ответ.
При токе 50-60 А на Ш образном сердечнике витки, расположенные в непосредственной близости к зазору начинают обугливаться. Любая железка, введённая в зазор просто плавится. Это же индукционка какая-то получается. Практика подсказывает, нужно как можно дальше удалять витки от зазора. Предпочтение в таких случаях отдаётся П — обр. сердечникам. Так ли это? Читать ответ.
Помимо непонятного выражения в формуле зазора, еще непонятно почему в других источниках приведены, кажется, какие-то иные расчеты? Вот например, в этой книге [ссылка удалена], я так понял, какой-то общий случай расчета, или почему-то другие они. Читать ответ.
Здравствуйте. Для сборки импульсного источника синусоидального напряжения расчитываю параметры дросселя L1. Имеющийся Ш-образный сердечник 20*28 N87 мал по размерам, как указывает онлайн расчет. Но в программе нет возможности по требуемым параметрам подобрать необходимый размер. Чтобы пойти и купить нужный. Подскажите или требуемые габаритные размеры или программку для выбора Читать ответ.
Здравствуйте, не могли бы вы помочь с расчётом дросселя для схемы опубликованной на вашем сайте: http://hw4.ru/circuitry-switching-sinus В наличие имеется провод диаметром 0,5мм и ферритовые кольца B64290L0651X03 http://static.advonics.com/content/pdfs/221/7092193.pdf Размер R22,1×13,7×12,5(mm) Материал Т38 Начальная проницаемость 10 000 Номинальный вы Читать ответ.
Изготовление дросселя, катушки индуктивности своими руками, самому, са.
Расчет и изготовление катушки индуктивности, дросселя. Типовые электронные схемы.
Конструирование (проектирование и расчет) источников питания и преобра.
Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Прим.
Проверка дросселя, катушки индуктивности, трансформатора, обмотки, эле.
Как проверить дроссель, обмотки трансформатора, катушки индуктивности, электрома.
Практика проектирования электронных схем. Самоучитель электроники.
Искусство разработки устройств. Элементная база радиоэлектроники. Типовые схемы.
Пушпульный импульсный источник питания. Онлайн расчет. Форма. Подавлен.
Как рассчитать пуш-пульный импульсный преобразователь напряжения. Как подавить п.
Повышающий импульсный источник питания. Онлайн расчет. Форма. Подавлен.
Как рассчитать повышающий импульсный преобразователь напряжения. Как подавить пу.