Verwendung der Kern-VA- Nennwerte zur Bestimmung der Transformatorabmessungen

Ich schreibe dies, um meine Ansichten und Erfahrungen in der Entwicklung von Magneten (Transformatoren und Induktoren) mitzuteilen, etwas, an dem ich den größten Teil meines Berufslebens beteiligt war. Wie in jedem Designprozess gibt es eine Reihe von kritischen Parametern, die erfüllt werden müssen, um „Erfolg“ zu erzielen, und alle sind eng miteinander verbunden. Es ist die Wechselbeziehung dieser Parameter und die Kompromisse zwischen ihnen, die ich hier erörtern werde, um Ihre Optionen und die Auswirkungen dieser Entscheidungen auf die von Ihnen entworfenen magnetischen Komponenten zu verdeutlichen.

Ich beginne damit, die physische Größe eines Transformators basierend auf einem bestimmten erforderlichen Leistungspegel zu bestimmen.

Warum ist das wichtig? Weil die Magnete im Allgemeinen die teuersten, schwersten und sperrigsten Komponenten auf jeder Leiterplatte sind und der Platz normalerweise knapp ist. Daher müssen Sie sicherstellen, dass Sie in der Lage sind, die Magnete in den ihnen zugewiesenen Platz für die für Ihr Design erforderliche Leistungsstufe einzubauen. Ein Großteil meiner Zeit bei Marque Magnetics war der Lösung des Problems „zugewiesener Platz im Vergleich zu erforderlicher Leistung und Leistung“ für Unternehmen gewidmet, die diese einfache Überprüfung nicht durchgeführt haben, bevor sie ihre Platine und/oder ihr Gehäuse entworfen haben.

Die Größe des Transformators hängt von der Größe seines Kerns ab. Die Abmessungen sind sehr variabel, da sie in mehreren Geometrien und Materialien mit unterschiedlichen elektrischen und magnetischen Eigenschaften erhältlich sind. Die gebräuchlichsten sind C-Kerne, E-Kerne, Topfkerne und Toroide, die alle in vielen Stahlsorten, Ferrit, Eisenpulver und Legierungen erhältlich sind.

Die Größe und Form eines Kerns, dargestellt als „Flächenprodukt“ (Ap), definiert seine Belastbarkeit und damit die endgültige Größe des Transformators. Der Ap ist das Produkt aus dem Kernfenster (Wa) und den Kernquerschnittsflächen (Ac). Während Ihres Kernauswahlprozesses muss Ap nicht berechnet werden, da die Hersteller sie für ihre Produkte in VA veröffentlichen. Sobald Sie eine Reihe von Kernen identifiziert haben, die aus unterschiedlichen Materialien und Geometrien bestehen können, die Ihren Leistungsanforderungen entsprechen, können Sie diese auf den Websites oder in den Handbüchern der Lieferanten nach ihren Abmessungen suchen, um herauszufinden, welche am besten zu dem auf Ihrer Leiterplatte oder Ihrem Produkt zugewiesenen Platz passen.

Nachfolgend finden Sie zwei Tabellen, mit denen Sie schnell und einfach aus beliebten Ferritkernen oder Stahlblechen nach Leistungsstufen auswählen können. Sie können auch auf die Schaltfläche NÜTZLICHE WERKZEUGE neben diesem Blog gehen und unsere Größenbestimmungs-App verwenden, da sie Kerne schnell identifiziert und Ihnen auch die Gesamtabmessungen der fertigen Transformatoren liefert. Probieren Sie es aus.

Sobald Sie bestimmt haben, welche Kerngrößen Sie verwenden werden, können Sie mit dem eigentlichen Magnetdesign beginnen. Darauf gehe ich in meinem nächsten Beitrag ein.

Stahlblechkerne (basierend auf 50/60 Hz) mit H14-Material

Die detaillierten Eigenschaften des Magnetkernmaterials finden Sie in Tabelle 9 auf Seite 154 in „Magnetkernauswahl für Transformatoren und Induktoren“ (2. Auflage, C. Mclyman)