مهترین بخش طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ، طراحی ترانسفورماتور و سلف است. محاسبه ابعاد ترانسفورماتور با توجه به پارامتر های الکتریکی که به تعیین Kg ختم می شود (محاسبات kg را می توانید در Magnetics – Transformer Design with Magnetics Ferrite Cores ببینید)، کار طولانی محسوب می شود. ولی می توان با حدس و خطا و با توجه به کاتالوگ هسته های فریت، هسته مناسب را انتخاب نمود. محاسبات این بخش با پیش فرض معین بودن هسته فریت صورت گرفته است.
ترانسفورماتور نیاز به فاصله هوایی ندارد و جریان عبوری از سیم پیچ های ان به طور میانگین صفر است. مبدل های پوش پول و نیم پل و تمام پل دارای ترانسفورماتور هستند ولی مبدل فلای بک ترکیبی از سلف و ترانسفورماتور دارد که در محاسبات ان مشابه محاسبات طراحی سلف است.
در توان های متوسط و زیر ۱ کیلو وات در فرکانس بالا از هسته فریت استفاده می شود. ولی در توان های بالاتر در فرکانس بالا، ابعاد فریت بزرگ می شود و باید از هسته هایی با چگالی شار مغناطیسی ماکزیمم بالا که در فرکانس بالا هم جوابگو هستند استفاده کرد. مثل هسته نانو کریستال امورف. هسته نانو کریستال چگالی شار ماکزیمم ۱.۲ تسلا دارد که در مقایسه با فریت ۶ برابر است و ابعاد هسته در فرکانس مشابه فریت یک ششم می شود. هسته امورف چگالی شار اشباع ماکزیمم ۱.۵ تسلا در که ۷.۵ برابر فریت است ولی امورف فرکانس های زیر ۵۰ کیلوهرتز را پاسخگو است که این محدودیت برای فریت و نانو کریستال وجود ندارد. محاسبات زیر کلا برای ترانس فرکانس بالا است. ولی برای مثال هسته فریت ذکر شده است.
طراحی ترانسفورماتور فرکانس بالا
به طور کلی برای طراحی ترانسفورماتور فرکانس بالا باید شکل موج ولتاژ ترانسفورمر که پله ای مثبت و منفی می شود را باید بر روی کاغذ کشید و انتگرال این ولتاژ پله ای به صورت شیب مثبت و منفی می شود و شکل نهایی ذوزنقه ای شکل یا مثلثی شکل است و با ضرب کردن این شکل در تعداد دور، شار به دست می اید و با تقسیم شار بر مساحت سطح مقطع هسته، چگالی شار به دست می اید که این چگالی شار حداکثر برای فریت ۰.۴ تسلا است. یعنی پیک شکل موج به دست امده باید کمتر است ۰.۴ باشد. البته با لحاظ حاشیه امنیت چگالی شار ۰.۳ در نظر گرفته می شود. شکل موج شار مقدار AC دارد متناوب مثبت و منفی می شود. به همین دلیل است که رابطه بر دو تقسیم شده است.نرم افزار سیمولینک در متلب، شار را با نام flux توسط بلوک مولتی متر اندازه می گیرد.
نمودار ولتاژ و چگالی شار ترانس
به طور کلی برای طراحی ترانسفورماتور سه پارامتر مهم باید محاسبه شود. این سه پارامتر تعداد دور سیم پیچی و قطر سیم و تعداد سیمهایی که نیاز است به صورت لیتز در کنار یکدیگر قرار بگیرند، هستند
از شکل بالا و فرمول های نوشته شده در شکل بالا می توان تعداد دور اولیه ترانس را به دست اورد:
رابطه تعداد دور ترانس
برای مبدل نیم پل و تمام پل شکل موج ولتاژ و شار کمی فرق دارد. ولی محاسبات مشابه نمونه قبلی می شود. لازم به ذکر است که ولتاژ دو سر سیم پیچ اولیه ترانس(Vmax) در مبدل نیم پل نصف ولتاژ ورودی به مبدل و در مبدل تمام پل برابر با ولتاژ ورودی به مبدل است.
شکل موج ولتاژ و چگالی شار برای مبدل نیم پل و تمام پل
از شکل بالا و فرمول های نوشته شده در شکل بالا می توان تعداد دور اولیه ترانس نیم پل یا تمام پل را به دست اورد:
رابطه تعداد دور ترانس مبدل نیم پل یا تمام پل
که پارامتر های این فرمول در جدول زیر توضیح داده شده است:
طبیعی است که هر چه فرکانس بیشتر شود تعداد دور سیم پیچی کمتر و در نتیجه هسته کوچکتر می شود. تعداد دور سیم پیچ ثانویه با توجه به نسب تبدیل ترانسفورماتور و تعداد دور سیم پیچ اولیه به دست می اید. چگالی شار اشباع فریت ۰.۴ تسلا است که با در نطر گرفتن حاشیه امنیت برابر با ۰.۲ تا ۰.۳ تسلا در نظر گرفته می شود.
محاسبه سیم لیتز
برای محاسبه تعداد سیمهایی که باید به صورت موازی و لیتز قرار گیرند، باید جریان موثر عبوری از سیم پیچ محاسبه شود. سپش با استفاده از رابطه زیر و با توجه به اینکه چگالی جریان مجاز مس 
است، سطح سیم واحد بر حسب میلیمتر مربع به دست می اید.
در فرکانس های بالا جریان تمایل دارد که نزدیک پوسته باشد و در نتیجه چگالی جریان در نزدیک پوسته بیشتر از مرکز سیم است و به این پدیده اثر پوستی گفته می شود. رابطه حداکثر قطر سیم بر حسب میلی متر و فرکانس سوئیچینگ مطابق زیر است.
Dmax حداکثر قطر هرکدام از سیم های موازی یا لیتز است. سطح مقطع این سیم با استفاده از رابطه ی زیر به دست می اید.
حال تعداد رشته های سیم لیتز از رابطه ی زیر به دست می اید:
حالا باید بررسی شود که سیم پیچ ها در پنچره هسته جا می گیرد یا نه. حداکثر ضریب سیم پیچی بستگی به کیفیت پیچش سیم پیچی دارد. ولی به طور کلی می توان کمتر از ۰.۳ در نظر گرفته شود. این به این معنی است که حداکثر ۰.۳ فضای سیم پیچی هسته می تواند توسط سیم پر شود.
بر گرفته از سایت
لطفا از محصولات پیشگام سوییچینگ دیدن فرمایید
از دیگر صفحات سایت بازدید نمایید.
اشتراک‌ها: مزایای منابع تغذیه ی سوئیچینگ به منابع تغذیه ی خطی - سایت آموزشی
اشتراک‌ها: طراحی سلف و چوک - سایت آموزشی
دست شما درد نکنه عالیه سلامت باشید
سلام تست سلامت ترانس اصلی منبع سوییچینگ به چه صورت هست
سلام. ترانس حداقل دو سیم پیچ مجزا دارد. اگر ترانس خارج از برد باشد که از خارج ترانس اتصال نباشد، نباید سیم پیچ ها مجزا با هم بیزر به یکدیگر راه دهند. البته احتمالش کم است چون لایه ها با چسب ترانس از یکدیگر مجزا می شوند. اگر سیم بندی در یک سیم پیچ ترانس اتصال کرده باشد و لاک سیم لاکی از بین رفته باشد، تست خاصی وجود ندارد مگر اینگه با دستگاه مگر و ولتاژ بالا، محل زخمی با جرقه مشخص شود. البته علم به نوع مبدل سوئیچینگ که نیم پل یا تمام پل یا فلایبک یا … است در تشخیص عیب ترانس کمک بیشتر می کند.