امروزه از ترانس های هسته فریت به وفور در وسایل الکتریکی استفاده می شود. مهمترین مزیتی که این ترانس ها نسبت به ترانس های معمولی با فرکانس 50 هرتز دارند حجم کمتر آنها می باشد که باعث می شود فضای کمتری در مدارات الکتریکی اشغال کند و توانایی کنترل توان خروجی آن ها
این محاسبه گر به ما کمک می کند تا بتوانیم منبع تغذیه یا اینورتر خود را طراحی کنیم. با توجه به پارامترهای ترانس (ولتاژ ورودی، خروجی، توان و یا نوع هسته) در خروجی نوع هسته با تعداد دور سیم با چه قطری در سمت اولیه و ثانویه آن پیچیده شود را نمایش می دهد.
البته شما می توانید برای یک توان ثابت ولی با بالا بردن فرکانس و انتخاب مناسب توپولوژی مدار, هسته ای با سطح مقطع کمتر بدست آورید تا فضای کمتری اشغال کند. محاسبه گر, خود با توجه به ورودی های ترانس, بهترین هسته را برای ترانس انتخاب میکند
این محاسبه گر براساس کاتالوگ محصولات شرکت ®Magnetics طراحی شده است می توانید کاتالوگ تولیدات هسته فریت شرکت Magnetics را از لینک زیر دانلود کنید.
Magnetics Ferrite Catalog.pdf
همچنین برای محاسبه آنلاین ترانس می توانید به صفحه محاسبه آنلاین سیم پیچی ترانس های هسته فریت رفته و در آنجا به صورت آنلاین بهترین هسته را برای این کار انتخاب کنید محاسبه گر با توجه به پارامترهای شما ,در خروجی قطر سیم و تعداد دور و بهترین هسته را به همراه Ordering Code محاسبه می کند که با داشتن آن می توانید هسته را از بازار تهیه کنید.
در ادامه به نحوه محاسبات طراحی ترانسفورماتور خواهیم پرداخت
محاسبات طراحی ترانسفورماتور
در داکیومنت Magnetics دو روش برای انتخاب هسته فریت ارائه شده است
- انتخاب هسته از جدول POWER HANDLING CAPACITY
جدول POWER HANDLING CAPACITY براساس فرکانس، توپولوژی مدار، سطح شار انتخاب شده، و مقدار توان مورد نیاز مدار توان هر هسته فریت را مشخص می کند. اگر این چهار ویژگی مشخص باشد، هسته را می توان از جدول POWER HANDLING CAPACITY که در زیر آمده است انتخاب کرد.
همچنین می توان POWER HANDLING CAPACITY یک هسته ترانسفورماتور را با WaAc آن تعیین کرد، جایی که Wa سطح مقطع هسته و Ac سطح مقطع موثر هسته است. با استفاده از معادله ای که در زیر نشان داده شده است، WaAc را محاسبه کرده و سپس برای انتخاب هسته مناسب از نمودار توزیع (WaAc) استفاده کنید.
WaAc = (Po x Dcma) / (Kt x Bmax ƒ)
WaAc = سطح مقطع هسته (cm4)
Po = توان خروجی (وات)
Dcma = چگالی جریان (cir. mils/amp) چگالی جریان را با توجه به میزان افزایش حرارت مجاز می توان انتخاب کرد مقدار 750 محافظه کار و 500 پرتکاپو است
Bmax = چگالی شار (gauss) بر اساس فرکانس کار انتخاب شده است. بالای 20 کیلوهرتز، تلفات هسته ای افزایش می یابد. برای کار با هسته های فریت در فرکانس های بالاتر، لازم است تا سطح شار هسته کمتر از ± 2 کیلوگرم باشد. نمودار چگالی شار- فرکانس، کاهش سطح شار مورد نیاز برای حفظ تلفات هسته 100 mW/cm³ در فرکانسهای مختلف، با حداکثر افزایش دما را نشان می دهد از 25 درجه سانتیگراد برای مواد معمولی، Magnetics P material
Ac = Core area in cm2
V = Voltage
ƒ = frequency (hertz)
lp = Primary current
Kt = Topology constant (for a space factor of 0.4)
ls = Secondary current
Np = Number of turns on the primary
NS = Number of turns on the secondary
ثابت های توپولوژی Kt
Forward converter = 0.0005
Push-Pull = 0.001
Half-bridge = 0.0014
Full-bridge = 0.0014
Flyback = 0.00033 (single winding)
Flyback = 0.00025 (multiple winding)
فرمول WaAc از فصل 7 کتاب، "Switching Power Supply Design" از آبراهام پرسمن گرفته شده است.
انتخاب Bmax در فرکانسهای مختلف، Dcma و محاسبات افزایش دمای ترانسفورماتور نیز در فصل 7 کتاب Pressman بحث شده است.
برای دانلود کتاب می توانید از لینک زیر در وبسایت ایران سوئیچینگ استفاده کنید
Abraham I. Pressman Switching Power Supply Design Third Edition.pdf
پس از انتخاب هسته، محاسبه سیم پیچ های اولیه و ثانویه و اندازه سیم به راحتی انجام می شود.
Np = (Vp x 10^8) / (4BAc ƒ)
Ns = (Np x Vp) / Vs
p = Pin / Vin
Is = Pout / Vout
KWa = Np Awp + Ns Aws
Where
Awp = primary wire area
Aws = secondary wire area
Assume K = .4 for toroids; .6 for pot cores and E-U-I cores
Assume NpAwp = 1.1 Ns Aws to allow for losses and feedback winding
efficiency e = Pout / Pin = Pout / (Pout + wire losses + core losses)
Voltage Regulation (%) = ( IVno loadI - IVfull loadI x 100) / IVfull loadI
موفق باشید.