Puis-je utiliser une self de mode commun comme inductance couplée dans un convertisseur SEPIC

Je ne comprends pas vraiment la différence entre les selfs de mode commun et les inductances couplées. Ils sont tous les deux enroulés autour du même noyau, mais je sais qu'ils ont des objectifs différents. Je veux concevoir un convertisseur SEPIC avec une inductance couplée mais il nécessite des intensités de courant élevées et une valeur d'inductance d'environ 1 mH. Cependant, les inductances couplées n'ont pas ces spécifications, contrairement à l'inductance en mode commun. Est-il acceptable d'utiliser une self de mode commun comme inductance couplée dans le convertisseur SEPIC si les inductances sont connectées de telle sorte que leur flux soit dans la même direction? Document de référence de Texas Instruments

Peut être. Mais la réponse probable n'est malheureusement pas pour votre candidature. Et en outre, une meilleure question pourrait être, " Dois- je utiliser un starter en mode commun au lieu d'une inductance couplée?" Et la réponse à cette question est toujours non .

Les selfs de mode commun ont généralement deux valeurs nominales, le courant de mode différentiel et le courant de mode commun. Si vous avez trouvé un étranglement massif de la taille d'un chat domestique obèse qui `` a les bonnes spécifications '' (il a le courant de mode commun élevé dont vous avez besoin), alors bien sûr, cela `` fonctionnera ''. Ce ne sera certainement pas le meilleur choix, mais cela fonctionnera.

Si vous regardez les valeurs nominales actuelles des selfs en mode commun et que vous les décrivez comme quelque chose comme `` élevé '' ou si l'unité est des ampères entiers, alors c'est la valeur nominale du mode différentiel. Cette cote n'a aucun sens pour toutes les applications où l'on utiliserait une inductance couplée. Cette intensité nominale est une estimation du nombre d'ampères de courant en mode différentiel qui peuvent être traités. Il y en a très peu (en d'autres termes, il y a un courant parfaitement équilibré, égal, en phase entre les enroulements, mais dans des directions opposées, comme la puissance et le retour à la terre par exemple).

Ce courant annule son propre flux magnétique, il ne verra donc que l'inductance de fuite d'une valeur d'inductance. En d'autres termes, le courant en mode différentiel n'est le courant maximal que si vous n'utilisez pas réellement l'inductance. C'est essentiellement une résistance limitée. Parce que c'est la cote pour les courants qui ne stockent pas l' énergie magnétiquement, et gardez à l'esprit, l'inductance est une mesure de l'énergie stockée dans un champ magnétique.

Ce qui est important pour SEPIC, ou vraiment n'importe quel circuit qui utilise une inductance pour, eh bien, son inductance, c'est le courant de saturation de cette inductance. Il s'agit du courant maximum que le noyau magnétique peut supporter avant qu'une certaine chute d'inductance choisie ne se produise (20-30% est fréquemment utilisé comme cette goutte). Autrement dit, le courant de saturation est la quantité d'énergie que le noyau magnétique peut stocker dans un champ magnétique avant qu'il ne soit «plein». Lorsqu'il est `` plein '', le noyau magnétique n'est pas incapable de stocker plus d'énergie, donc l'augmentation du courant au-delà de ce point ne stockera rapidement autant d'énergie supplémentaire qu'un noyau d'air, ce qui se traduit par une perte rapide d'inductance.

La façon dont cela se déroule dépend fortement du matériau de base. La ferrite de toutes sortes sature comme une gelée chaude frappant une paroi en carbure de silicium à 100 mph. S'approcher trop près du point de saturation n'est tout simplement pas fait, trop risqué et la chute est trop soudaine.

Les noyaux de poudre de fer, ou mon fer préféré, le fer carbonylé, saturent linéairement, vous aurez donc encore 40% de l'inductance même après avoir atteint le double du courant de saturation. Vous aurez également des pertes de noyau ridiculement élevées en utilisant un noyau en poudre comme celui-ci à n'importe quelle fréquence utile, mais cela peut être utile pour les courants de pointe dans certaines situations.

Les selfs peuvent être l'un ou l'autre noyau, les deux types sont fréquemment utilisés pour les selfs en mode commun. Mais cela n'a pas vraiment d'importance, car il n'y a pas de selfs en mode commun conçues pour un courant élevé à 1 mh. Il n'y a pas de selfs qui répondent à vos spécifications - parce que vous utilisez le courant nominal en mode différentiel comme si c'était le courant de saturation, et ce n'est pas le cas. Une grosse self de 1 mh évaluée pour plus de centaines de milliampères saturation / courant en mode commun serait extrêmement grosse comme un chat domestique (comme mentionné précédemment). 1 millihenry est une tonne . Vous avez besoin de quelques millilitres / pouces ^ 3 de matériau de noyau magnétique si vous voulez stocker autant d'énergie. Pas question.

Prenez ce gars par exemple. C'est déjà un monstre au moins pour les trucs de niveau PCB, et il a votre indice d'inductance et non, il ne gérera pas 16A de courant avant de saturer. Il gérera 240mA . Pour une utilisation comme inductance couplée, c'est le courant de crête 240mA. Je n'appellerais pas cela un «courant élevé», mais vous n'avez pas vraiment mentionné le type de courants dont vous aviez besoin, alors peut-être que cela suffit. Probablement pas.

Cela m'amène à ce qui ne sera pas la réponse à la question que vous avez posée, mais la réponse dont vous avez besoin. Je doute fortement que vous trouverez une inductance couplée bon marché, produite en série (ou un starter qui peut être mal utilisé comme un) qui correspond à vos spécifications. Si vous avez réellement besoin de 1 mH à 10 A ou de tout ce que vous avez en tête, attendez-vous à ce qu'une telle chose soit faite sur mesure et attendez-vous à ce qu'elle soit très chère.

La raison pour laquelle il n'y en a pas, c'est parce qu'il n'y a pas besoin d'inducteurs couplés aussi gros et pas de réacton pour les produire en masse et réduire le coût comme des selfs et des inducteurs couplés raisonnables. Ce que j'essaie de dire, c'est que si vous pensez avoir besoin d'une inductance couplée à courant élevé de 1 mH, alors votre conception est intrinsèquement défectueuse. La seule raison pour laquelle je pense que cela nécessiterait autant d'inductance est que vous voulez convertir des courants beaucoup trop élevés pour une fréquence de commutation beaucoup trop faible.

Cette conception est fausse. Il n'y a aucune raison de le faire. Je soupçonne que vous avez choisi un contrôleur ou un pilote spécifique qui a une fréquence de commutation relativement faible et que vous souhaitez construire un convecteur DC / DC inférieur et peu pratique à un coût extrême et sans avantage, sauf que vous n'avez pas à apprendre à utiliser un puce qui est réellement appropriée pour votre objectif final. Je soupçonne cela parce que j'y suis allé, nous l'avons probablement tous fait à un moment donné. Je ne porte aucun jugement ici, et j'admets librement en être coupable dans mon passé. Et ce que je sais maintenant, c'est que si vous pensez que vous avez besoin d'un inducteur si grand et à haute puissance, vous ne savez pas assez sur la commutation des convertisseurs pour en construire un de cette puissance élevée.

N'abandonnez pas cet objectif, mais travaillez-y en prenant des mesures intermédiaires et en faisant des choses plus petites. Apprenez à vous familiariser avec un tas de topologies et de contrôleurs. Découvrez comment sélectionner vos propres mosfets. Découvrez pourquoi les électrolytes ne sont que des résistances glorifiées au-dessus de 100 kHz, ou ce qui arrive aux condensateurs céramiques de classe II sous polarisation CC (indice: ils perdent de la capacité. Parfois la plupart d'entre eux. Fun! = P). Découvrez pourquoi vous optimiserez une disposition pour chaque millimètre et combien vous coûteront quelques nanohenries d'inductance parasite. Apprenez à snober les tensions de sonnerie des nœuds de commutation. Surtout, découvrez pourquoi un convertisseur SEPIC n'est ni approprié ni nécessaire pour quelque chose de haute puissance qui peut avoir une entrée au-dessus ou en dessous de la sortie. Vous feriez beaucoup mieux avec un vrai buck-boost à 4 commutateurs.

Ignorant tout cela, vous n'avez même pas besoin d'une inductance couplée à cela - vous pouvez simplement utiliser deux inductances. Ils n'ont pas besoin d'être sur le même noyau. La seule chose que le partage d'un noyau vous apporte est un courant d'ondulation réduit. Ou vous pouvez faire de même en doublant la fréquence de commutation ou en utilisant deux phases à la fréquence actuelle. L'un ou l'autre serait beaucoup plus facile, moins cher, efficace et réalisable. En fait, doubler la fréquence vous offre également toutes sortes d'autres bonnes choses, comme une ondulation d'entrée réduite, une inductance réduite nécessaire, une taille inférieure, un coût inférieur.

Nous ne sommes pas en 1990, nous avons des éléments de commutation qui peuvent avoir des pertes si faibles que les pertes résistives des inductances à inductance plus élevée, ainsi que les pertes de noyau / hystérésis, l'emportent sur les pertes de commutation jusqu'aux centaines de kHz. Et même alors, aller plus vite peut vous coûter un watt ou deux si vous le faites correctement. Jetez un œil au LT8705 ou à des dizaines d'autres convertisseurs boost à 4 commutateurs. Ils vous permettront de faire tout ce qu'une séquence pourrait faire, mais avec 10µH d'inductance, moins d'EMI, plus d'efficacité, plus petits qu'un jeu de cartes et peuvent être construits en utilisant des composants qui existent réellement. Si vous utilisez quelque chose qui commute à 52KHz ou 70Khz ou 100KHz, alors vous avez environ 26-27 ans de retard. Si vous voulez convertir des niveaux de puissance élevés, eh bien, nous ne pouvions pas facilement à l'époque, non sans qu'il soit plus cher que d'utiliser simplement de gros transformateurs linéaires en fer et en cuivre / des ancres pour bateaux. Il y a une raison pour laquelle les alimentations à découpage ont commencé à apparaître quand elles l'ont fait. Les alimentations à découpage haute puissance étaient plus grandes que les alimentations linéaires (mais peut-être un peu plus légères) jusqu'à relativement récemment. La densité de puissance que vous semblez imaginer n'était pas possible avec la puce que vous avez sélectionnée. Mais ça va, il y a de bien meilleures alternatives maintenant.

Donc, je sais que vous n'avez jamais posé de questions à ce sujet.

Mais si je veux vous donner la réponse la plus utile qui va au-delà de ce que vous avez réellement demandé, c'est simplement que lorsque vous dites que vous avez besoin d'une inductance couplée à courant élevé de 1 mh ... non. Non.

Les selfs en mode commun n'ont qu'une inductance élevée en raison du flux accumulé des courants différentiels, ce qui signifie que si vous essayez de les utiliser comme inductances normales, elles n'auront pas leur inductance nominale.

En d'autres termes, ils n'ont qu'une inductance élevée pour les différences de courant entre les enroulements, mais les enroulements eux-mêmes n'ont pas l'inductance nominale.

Si vous regardez la fiche technique de certaines selfs de mode commun, vous verrez que l'inductance est évaluée à de très faibles courants (courant de mode commun), disons 100 mA environ, même si l'inductance elle-même est évaluée à 10 A ou plus.

http://www.murata.com/~/media/webrenewal/products/emc/emifil/knowhow/26to30.ashx

En principe, vous pouvez utiliser une inductance de mode commun comme inductance couplée dans un sepic ou comme transformateur 1 :: 1 dans un autre circuit, car ce ne sont que deux enroulements enroulés sur un noyau magnétique.

Cependant, sa capacité actuelle sera beaucoup plus faible que ce à quoi vous vous attendez en consultant la fiche technique. Les selfs de mode commun sont destinées à être utilisées avec des courants quasi identiques dans les deux enroulements de sorte que les flux générés s'annulent presque parfaitement.

Ils n'ont donc pas besoin de stocker une énergie importante et peuvent présenter une inductance élevée à tout déséquilibre actuel.

Il est tentant d'utiliser un starter en mode commun car ils sont petits, bon marché et faciles à trouver.Cependant, ça ne va pas être bon parce que le courant circule dans le SEPIC et dans ses cousins ​​CUK et ZETA faire ajouter et non annuler les champs magnétiques .