Jump to content
IlyaA

У дросселя индуктивность больше, но насыщается он быстрее

Recommended Posts

Posted (edited)

Здравствуйте, друзья!

Делаю свой первый понижающий DC-DC преобразователь 12В - 1А, управляемый ШИМ. Дело дошло до выходного дросселя, и в наличии есть импульсный трансформатор дежурного напряжения из компьютерного БП. "Примерил" его, подошел хорошо. Только сопротивление обмотки - 1 Ом и на полной мощности она съедает 1В на нагрузке, что критично. Замерил ее индуктивность, чтобы намотать дроссель. Намотал на небольшом колечке от энергосберегайки. Индуктивность получилась даже больше, чем у обмотки трансформатора, но насыщается этот дроссель быстрее. Проиллюстрирую сказанное.

2085117169_01_01..jpg.5c5df1b5a8d9529445630936d0493bd3.jpg536387658_01_02..jpg.6c4b6bec23ad0ba68b2b787bebc33a12.jpg

рис.1                                                                                                                                                           рис.2

На рис.1 изображены колебания колебательного контура. Белым - с намотанным дросселем, синим - с обмоткой трансформатора. Видим, что период колебаний больше у дросселя, но энергию лучше сохраняет трансформатор. Измеренные значения индуктивности: дроссель - 1760 uH, трансформатор - 1447 uH. Прибора для измерения индуктивности у меня нет, поэтому измерял ее через период колебаний с керамическими конденсаторами на 100nF и 10nF и в емкостной трехточке с пленочными конденсаторами общей емкостью - 19nF. Показания не совсем сходятся. На большом конденсаторе индуктивность больше, также она несколько увеличивается, когда транзистор в емкостной трехточке открываешь сильнее. Но во всех случаях, индуктивность дросселя выше индуктивности обмотки трансформатора.

На рис.2 изображено напряжение на нагрузке после дросселя (Rн - 67 Ом, ток - 60 мА). Белым - после намотанного дросселя, желтым - после обмотки трансформатора, синим - на коллекторе pnp-транзистора перед дросселем. Отчетливо видно, что намотанный дроссель насыщается значительно быстрее обмотки трансформатора.

Габариты сердечников: колечко - 8,85х5х3,2 мм, Ш-образный - 19,8х11,5х5 мм. Материал - феррит.

Согласно моим познаниям в электронике, индуктивность - это мера инерции дросселя, как емкость - мера инерции конденсатора. Т.е. если дроссель хорошо сопротивляется переменному току, то и индуктивность у него будет высокая. Здесь мы наблюдаем картину, когда дроссель с бОльшей индуктивностью насыщается быстрее, чем дроссель с меньшей индуктивностью. Габариты сердечника конечно меньше, но тогда и колебаться в контуре он должен чаще, т.к. не может запасти энергию из конденсатора. Это, кстати, видно на рис.1., колебания быстро затухают, но период-то не меняется.

Помогите разобраться, пожалуйста.

Edited by IlyaA

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 минут назад, IlyaA сказал:

Здесь мы наблюдаем картину, когда дроссель с бОльшей индуктивностью насыщается быстрее, чем дроссель с меньшей индуктивностью.

Кроме переменного тока есть и постоянная составляющая и легко вводит замкнутый феррит в насыщение

Если брать феррит то надо разомкнутый (или с зазором) кстати  в тр-ре дежурке зазор  есть,либо брать колечки из порошкового железа 

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 минут назад, blak566 сказал:

и легко вводит замкнутый феррит в насыщение

Можно подробнее. Что-то, где-то слышал, но нет понимания того, как постоянная составляющая вводит замкнутый феррит в насыщение.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Высококачественные конденсаторы Panasonic для надежности вашей электроники!

Электролитические алюминиевые конденсаторы Panasonic отличаются повышенной надежностью, длительным сроком службы, низким импедансом и выдерживают большой ток пульсаций, в то время как семейства полимерных конденсаторов Panasonic SP-CAP, POSCAP, OS-CON и HYBRID характеризуют сверхнизкий ESR и увеличенная емкость, работа при высоких напряжениях и в расширенном температурном диапазоне. Приобретая продукцию Panasonic, вы гарантированно получаете самое передовое решение для ваших задач. Для облегчения вашего выбора, мы подготовили подборку полезных материалов.

Читать статьи

9 минут назад, IlyaA сказал:

 но нет понимания того, как постоянная составляющая вводит замкнутый феррит в насыщение.

Зачем в такие дебри лезть? и не только феррит ,например древние железные  дросселя для фильтрации питания ламповой техники тоже с зазором

Берите ферритовую гантельку ,кольцо из порошкового железа, да можете просто перемотать тр-р дежурки 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
1 час назад, IlyaA сказал:

Что-то, где-то слышал, но нет понимания того, как постоянная составляющая вводит замкнутый феррит в насыщение.

В насыщение может вводить как постоянная составляющая, так и переменная. Течёт ток - постоянный или переменный - в сердечнике создаётся магнитная индукция. Её значение может достигать так называемого значения насыщения.

Далее - важным параметром является остаточная индукция. Суть в том, что при прекращении тока через обмотку (равно при снятии внешнего намагничивающего поля) в сердечнике всё равно остаётся остаточная индукция. И чтобы полностью размагнитить сердечник, требуется наложение внешнего поля "другого направления" так сказать.

Из-за того, что существует остаточная индукция, рабочий диапазон "размаха" индукции сокращается. Если остаточная индукция будет слишком велика, то запросто можно влетать в насыщение.

Далее - введение в сердечник немагнитного зазора позволяет снизить величину остаточной индукции. Можно считать, что во сколько раз снижается эквивалентная магнитная проницаемость сердечника из-за введения немагнитного зазора, во столько же раз снижается остаточная индукция. Подробнее - в книгах по магнитным материалам и импульсным источникам питания. Например, Семёнов.

И да, вот ещё - значение магнитной индукции, возникающей в сердечнике, зависит не только от значения тока в обмотке, но также от геометрических размеров (таких, как сечение) сердечника и от числа витков.

Edited by Zer0

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Вебинар "Как создать BLE-устройство на базе новейшего беспроводного микроконтроллера STM32WB55"

27 ноября 2019 года компания КОМПЭЛ приглашает разработчиков, технических руководителей и энтузиастов беспроводной связи на вебинар, посвященный новинке 2019 года – мультипротокольному беспроводному микроконтроллеру STM32WB55, который позволяет создавать устройства на базе стандартов BLE 5.0; BLE Mesh; 802.15.4/ZigBee и Thread. На вебинаре мы покажем, как с помощью привычных инструментов STM32Cube и STM32CubeMX можно создать свое первое, надежно работающее BLE-приложение.

Зарегистрироваться на вебинар

Чем больше индуктивность (сопротивление) тем медленнее поступает энергия в дроссель и за время импульса поступит меньше энергии( площадь импульса на осциллограмме №2) затем отдача энергии тоже замедляется плавный спад импульса та же осциллограмма. Отсюда и снижается частота затухающих колебаний. Посчитай вершины импульсов(период колебаний) осциллограмма №1. Меньшая амплитуда импульса(насыщения).....  также как конденсатор заряжать напрямую или через сопротивление максимальное напряжение на конденсаторе тоже будет разным. Я думаю что зазор в сердечнике для постоянного магнитного потока это препятствие как конденсатор постоянному току. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
58 минут назад, Андрей Беклемешев сказал:

Я думаю что зазор в сердечнике для постоянного магнитного потока это препятствие как конденсатор постоянному току.

Как конденсатор для постоянного тока - т.е. через конденсатор в установившемся режиме постоянный ток не проходит. Хорошо.

(а вообще - постоянный ток через конденсатор вполне себе проходит, только при этом линейно растет напряжение на конденсаторе, и для поддержания этого самого постоянного тока необходимо соответствующим образом напряжение увеличивать у питающего источника).

Следуя Вашей аналогии, что выходит: если намотать катушку на оправке (вовсе без сердечника, точнее, допустим, с воздушным сердечником - один сплошной немагнитный зазор, так сказать) и пропускать постоянный ток, то магнитного потока внутри катушки не будет что ли? Или - для постоянного тока будет одна индуктивность, а для переменного - другая?

Edited by Zer0

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 часов назад, blak566 сказал:

перемотать тр-р дежурки

Я бы рекомендовал перемотать дроссель энергосберегайки. В его сердечние зазор есть изначально. В том виде, в котором они есть, индуктивность слишком велика - порядка 2,4...3,8 мГ (миллиГенри). А надо на два с половиной порядка меньше - микро.

Share this post


Link to post
Share on other sites
21 час назад, Zer0 сказал:

Если остаточная индукция будет слишком велика, то запросто можно влетать в насыщение.

Остаточная индукция не влияет на насыщение. Зазор уменьшает магнитную проницаемость сердечника (увеличивает "магнитное сопротивление"), позволяя пропорционально увеличить до насыщения количество витков. Поскольку индуктивность растет во второй степени от числа витков, а от зазора падает в первой, в итоге получаем увеличение ее. Как альтернатива зазору для работы с постоянной составляющей тока подходят и сердечники из ферритов с умеренной магнитной проницаемостью: 400~1000.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Не следует выдергивать фразы из контекста.
У меня написано:

23 часа назад, Zer0 сказал:

Из-за того, что существует остаточная индукция, рабочий диапазон "размаха" индукции сокращается. Если остаточная индукция будет слишком велика, то запросто можно влетать в насыщение.

Рассматривается ситуация, при которой  в образцах магнитопроводов каждый цикл индукция нарастает на значение ΔB.

Пусть значение индукции насыщения в образцах одинаково, а значение остаточной индукции - разное. Тогда, чем больше в данном образце будет остаточная индукция, тем меньшим может быть ΔB. Если же приращение ΔB оставить одинаковым, то ближе к насыщению будет тот образец, у которого остаточная индукция больше.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, Zer0 сказал:

Рассматривается ситуация, при которой  в образцах магнитопроводов каждый цикл индукция нарастает на значение ΔB.

В дросселе такая ситуация или где? Почему индукция на цикл нарастает на ΔB?

Share this post


Link to post
Share on other sites
30.08.2019 в 08:56, Falconist сказал:

Я бы рекомендовал перемотать дроссель энергосберегайки.

Мне его жалко для этого преобразователя использовать. Хочу на его основе сделать повышающий блокинг-генератор с 1,5-3В до 9-10В. Он намотан тонким проводом, имеет большое сопротивление, быстро батарейки не высадит и "выстреливает" будь здоров.

Хотел колечко от энергосберегайки задействовать, но увы.

Если дроссели с магнитной проницаемостью сердечника даже немного лучше порошкового железа не могут работать в схемах с подмагничиванием, почему их так много? У меня штук 15 накопилось разных, и все безполезны в качестве накопителей энергии. Где они применяются? Не ломать же колечко пополам, чтобы зазор ему сделать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 часа назад, IlyaA сказал:

Если дроссели с магнитной проницаемостью сердечника даже немного лучше порошкового железа не могут работать в схемах с подмагничиванием, почему их так много? У меня штук 15 накопилось разных, и все безполезны в качестве накопителей энергии. Где они применяются? Не ломать же колечко пополам, чтобы зазор ему сделать.

Где переменный ток и в тех же баластах  насыщение этого колечка определяет частоту

А что нет ферритовой гантельки ?

Share this post


Link to post
Share on other sites
17 часов назад, IlyaA сказал:

Мне его жалко

Я бы пару десятков отсыпал, да "рупь перевоз"...

388001212_.jpg.6265f1ca8c91a034f22c850dcd5edeb3.jpg

Пошастайте по мусоркам - нередко сгоревшие энергосберегайки выбрасывают.

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 часов назад, IlyaA сказал:

Где они применяются?

- В трансформаторах тех устройств где накопление энергии не используется: в "прямоходовых" преобразователях, к коим относятся и энергосберегайки и БП компьютеров. Правда, в компьютерных имеется совмещенный дроссель, который энергию накапливает.

Share this post


Link to post
Share on other sites
01.09.2019 в 02:56, blak566 сказал:

А что нет ферритовой гантельки ?

Есть, но в единственном экземпляре.

410545026_01_03..jpg.c6a27a17d43bc94328dfd82c96160de0.jpg

Рис.03. Габариты гантельки

С текущей обмоткой ее индуктивность ~ 300 мкГн и этого не достаточно.

196541978_01_04..jpg.d419d7ded9a182a0ad7d8df6e1ace55f.jpg1434384774_01_05..jpg.7b98c38064540fdd236c2bde32a45403.jpg

рис.04. Насыщение гантельки                                                                                                                                                              рис.05. Гантелька с конденсатором

Обмотка выполнена проводом 0.5мм и имеет сопротивление ~0.2 Ом. Почти подошла, нужно будет перемотать. Я ожидал другого результата. Индуктивность всего ~300мкГн, а она подходит. Магнитная проницаемость сердечника явно выше порошкового железа, но подмагничивания он не боится. Почему? У гантелек нет остаточной намагниченности?

Подскажите, пожалуйста, как следует перемотать гантельку, чтобы обеспечить мин.12В - 60мА; макс. 12В - 1А с минимальной потерей мощности на элементе?

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, IlyaA сказал:

как следует перемотать гантельку, чтобы обеспечить мин.12В - 60мА; макс. 12В - 1А с минимальной потерей мощности на элементе?

Кардинальный способ снизить габариты дросселя и требуемую  индуктивность-повысить частоту

Ну а так намотать проводом потолше(вроде немного места есть)

На рис 4 вроде не насыщение ,а просто нехватает индуктивности,феррит в отличии от порош железа  довольно резко входит в насыщение ,Кстати какой ток примерно?

Насыщение  для пост составляющей  ампер*кол-во витков,чем больше витков тем быстрее пост ток введёт в насыщение

А что критично сопр обмотки или пульсации тока в дросселе?увеличить частоту,провод потолще или немного добавить витков

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

×
×
  • Create New...