Transformatorkernen für verschiedene SMPS-Topologien auswählen

Die Auswahl der in einem Schaltnetzteil (SMPS) zu verwendenden magnetischen Komponenten ist das wichtigste Element dieses Prozesses. Dabei ist das Verständnis der Topologien von SMPS von entscheidender Bedeutung, da der Designer die Kompromisse zwischen ihnen berücksichtigen muss. Dieser Artikel gibt Ihnen einen Überblick über diese Kompromisse.

Sperrwandler

Vorwärtswandler

Gegentaktwandler

Empfohlene Nennleistung

Niedrige bis mittlere Leistung bis maximal 200 W mit breitem Ausgangsspannungsbereich

Mittlere bis hohe Leistung bis maximal 500 W im niedrigen Ausgangsspannungsbereich

Hohe Leistung >>100 W im Hochspannungsbereich

Vorteile

  • Einfache Schaltung (niedrige Kosten) 

  • Niedrigste Komponentenanzahl

  • Geringe Leckverluste

  • Mehrere leicht regelbare Ausgangsspannungen

  • Höherer Leistungsbereich als Sperrwandler

  • Mittlere Komponentenzahl

  • Hohe Effizienz

  • Leistungskapazität bis in den kW-Bereich

  • Kleine Drossel

  • Hohe Effizienz

  • Geringe EMI-Komplexität

Nachteile

  • Hohe Wirbelstromverluste im Luftspaltbereich

  • Großer Transformatorkern mit Luftspalt erforderlich

  • Durchschnittliche EMI-Leistung

  • Hohe Anforderungen an die Komponenten

  • Zwei magnetische Komponenten erforderlich

  • Große Drossel erforderlich

  • Entmagnetisierungswicklung erforderlich

  • Zwei magnetische Komponenten erforderlich

  • Aufwändige Wicklung erforderlich

  • Hohe Komponentenanzahl

Kern-/Materialanforderungen

  • Geringe Verluste bei hohen Temperaturen

  • Hohe Sättigung bei geringer Temperaturabhängigkeit

  • Gespaltener Kern mit hoher Genauigkeit auf „AL“

  • Geringe Verluste bei hohen Temperaturen und bei hohen Frequenzen (geringe Wirbelstromverluste)

  • Im Allgemeinen ungespaltene Kerne

  • Geringe Verluste bei hohen Temperaturen

  • Niedrige Wirbelstromverluste, da der Betrieb „F“ bis zu 500 kHz und darüber reicht

  • Im Allgemeinen ungespaltene Kerne

Es gibt zahlreiche Schaltungen, die den Wechselstrom- oder Gleichstromeingang in den erforderlichen Gleichstromausgang umwandeln, und hier werde ich nur die gebräuchlichsten und beliebtesten ansprechen. Drei grundlegende Grundtopologien können identifiziert werden, und zwar die folgenden: Sperrwandler, Vorwärtswandler und Gegentaktwandler

DIE FOLGENDE TABELLE FASST VOR- UND NACHTEILE DIESER DREI TOPOLOGIEN ZUSAMMEN:

THE CORE SIZE—-E, EF, EFD, ETD, P, RM, U, TOROID

Die folgende Tabelle zeigt, welche Kerntypen für Ihren Transformator für die verschiedenen Wandlertopologien als geeignet angesehen werden könnten

Core type

Flyback

Forward

Push-pull

E cores

+

+

0

ETD cores

0

+

+

EC cores

0

+

U cores

+

0

0

RM cores

0

+

0

EP cores

+

0

P cores

+

0

Ring cores (toroid)

+

+

+ Favorable, 0 Average, – Unfavorable.

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