اندوکتانس نشتی: انگلی که در ترانسفورماتورهای سوئیچینگ از بین نمی رود

از کجا می آید

شار سیم پیچ دو بخش دارد: شار متقابل که هر دو سیم پیچ را به هم متصل می کند (این کار مفید است)، و شار نشتی که فقط یک سیم پیچ را به هم متصل می کند. شار نشتی در مدار به صورت سلف سری L_lk روی سیم پیچ آسیب دیده نشان داده می شود. شما نمی توانید آن را از بین ببرید - فقط آن را کوچک کنید. با توجه به دستگاه های آنالوگ، ترانسفورماتورهای فلای بک عملی نشتی حدود 1 تا 2 درصد از اندوکتانس اولیه را نشان می دهند. Monolithic Power محدوده معمولی 1 تا 5 درصد را یادداشت می کند. هندسه سیم پیچی اهرم اصلی است: سیم پیچی ساندویچی یا دو رشته ای (با در هم تنیدن پیچ های اولیه و ثانویه) نشتی را پایین می آورد، اما هرگز به صفر نمی رسد.

چرا مهندسان اهمیت می دهند

در مبدل فلای بک، هنگامی که سوئیچ خاموش می شود، انرژی مغناطیسی به ثانویه منتقل می شود و بار را تغذیه می کند. اما انرژی ذخیره شده در اندوکتانس نشتی،

E_lk = ½ · L_lk · I_pk²

جایی برای رفتن ندارد به گره سوئیچ می ریزد و یک ولتاژ شدید ایجاد می کند (تقریبا V = L_lk · di/dt). بدون کنترل، یک ماسفت 100 ولتی می تواند 150 ولت را در هنگام خاموش شدن ببیند و از کار بیفتد. طراحان آن را با یک گیره RCD یا گیره RC رام می کنند که انرژی نشتی را در هر چرخه جذب می کند. نشتی همچنین بازده را محدود می کند و در مبدل های تشدید LLC، اندوکتانس تشدید را تنظیم می کند. دو احتیاط: اندازه گیری L_lk در نمونه اولیه واقعی در فرکانس سوئیچینگ (قانون 1% از Lm جایگزین نیست)، و مقاومت snubber را ~ 1/3 کاهش دهید - گیره همچنین سهمی از جریان ورودی و نه تنها انرژی نشتی را حمل می کند.

یک مثال عینی

در مرحله فلایبک شارژر تلفن، نشت ترانسفورماتور باعث می شود که در هر خاموش شدن، صدای زنگ سمت اصلی به صدا در بیاید. یک گیره RCD تخلیه را به سطح ایمن پین می کند در حالی که ترانسفورماتور با سیم پیچ ساندویچی L_lk را در حدود 1-2 درصد نگه می دارد و تلفات گیره را محدود می کند. برای اندازه گیری آن: ثانویه را کوتاه کرده و اندوکتانس اولیه را روی یک متر LCR بخوانید - باقیمانده L_lk است.

تصور غلط رایج و واقعیت جالب

"کوپلینگ محکم تر همیشه بهتر است." نه کاملاً: در طرح‌های رزونانس LLC یک نشتی تعریف‌شده عمداً به عنوان سلف رزونانس سری استفاده می‌شود، بنابراین نشتی بسیار کم در واقع طرح را می‌شکند. همچنین، اندوکتانس نشتی به خودی خود یک تلفات نیست - فقط انرژی ذخیره شده در آن در هر چرخه در گیره تلف می شود.

استانداردها

اندوکتانس نشتی یک پارامتر عملکرد است، نه یک پارامتر ایمنی. اما برای ترانسفورماتورهای سوئیچینگ ایزوله ایمنی هرگز نباید انزوایی که کاربر را ایمن نگه می دارد به خطر بیاندازد. IEC 61558-2-16 — «ایمنی واحدهای منبع تغذیه حالت سوئیچ و ترانسفورماتورها برای واحدهای منبع تغذیه حالت سوئیچ» — بخشی قابل اجرا از خانواده IEC 61558 برای فرکانس‌های عملکرد داخلی بالای 500 هرتز تا 100 مگاهرتز (محدوده SMPS) است و سیستم عایق اولیه/میزان صفحه را پوشش می‌دهد. IEC 61558-1 چارچوب ایمنی عمومی را ارائه می دهد. برای تجهیزات IT/AV، IEC 62368-1 بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. این دو استاندارد مکمل یکدیگر هستند.