Tervezési szempontok a kapcsolóáramú transzformátor közös módusú induktivitásához
A teljesítménytranszformátorok tervezési folyamata során a mérnököknek szigorúan ki kell számítaniuk és ki kell egészíteniük a közös módusú induktivitás tervezését és a numerikus kiválasztást, amely közvetlenül befolyásolja a kapcsoló teljesítménytranszformátorok működési pontosságát. Mai cikkünkben a kapcsolóteljesítmény-transzformátorok közös módusú induktivitásának tervezését elemezzük röviden, és megnézzük, milyen kérdésekre kell figyelni a teljesítménytranszformátorok közös módusú induktivitásának tervezése és számítása során. A teljesítménytranszformátorok tervezése és gyártása során a mérnököknek közös módusú induktorokat kell tervezniük, amelyekhez elsősorban három alapvető paraméter szükséges: bemeneti áram, impedancia és frekvencia, valamint a mágneses mag kiválasztása. Nézzük először a bemeneti áramot. Ez a paraméterérték közvetlenül meghatározza a tekercshez szükséges huzalátmérőt. A vezeték átmérőjének kiszámításakor és kiválasztásakor az áramsűrűséget általában 400 A/cm³-nak veszik, de ennek az értéknek az induktivitás hőmérséklet-emelkedésével kell változnia.
Általában a tekercselés egyetlen vezetékkel működik, ami csökkentheti a nagyfrekvenciás zajt és a bőrhatás veszteségeket. A számítási folyamat során a kapcsolóüzemű tápegység transzformátor közös módusú induktivitásának impedanciája általában kis értékként van megadva az adott frekvenciaviszonyok mellett. A soros lineáris impedancia biztosítja az általánosan szükséges zajcsillapítást. A valóságban azonban a lineáris impedancia kérdését gyakran figyelmen kívül hagyják, ezért a tervezők gyakran 50 W-os lineáris impedanciastabil hálózati eszközt használnak a közös módusú induktorok tesztelésére, és fokozatosan standard módszerré válnak a közös módusú induktorok teljesítményének tesztelésére. De a kapott eredmények általában jelentősen eltérnek a tényleges helyzettől. Valójában a közös módusú induktivitás először -6 dB csillapítást produkál a szögfrekvencia oktávnövekedésében normál működés közben (a szögfrekvencia a közös módusú induktivitás által előállított -3 dB). Ez a szögfrekvencia általában nagyon alacsony, így az induktivitás impedanciát tud biztosítani.
Ezért az induktivitás kifejezhető ezzel a képlettel, azaz Ls=Xx/2 π f. Itt van még egy kérdés, amire a mérnököknek oda kell figyelniük, mégpedig az, hogy a közös módusú induktor tervezésekor ügyeljenek a mágneses mag anyagára és a szükséges fordulatszámra. Először is vessünk egy pillantást a mágneses magmodellek választékára. Ha van adott induktivitástér ekkor, akkor ennek alapján választjuk ki a megfelelő mágneses magmodellt. Ha nincs előírás, a mágneses magmodellek kiválasztása általában önkényes.
A teljesítménytranszformátor mágneses magmodelljének meghatározása után a következő feladat annak kiszámítása, hogy a mágneses mag hány nagy fordulatszámot képes feltekerni. Általánosságban elmondható, hogy egy közös módusú induktor két tekercsből áll, általában egyetlen rétegből, és mindegyik tekercs a mágneses mag mindkét oldalán van elosztva, bizonyos távolsággal a két tekercs között. Alkalmanként kétrétegű és halmozott tekercseket is alkalmaznak, de ez a megközelítés javíthatja a tekercs elosztott kapacitását és csökkentheti az induktivitás nagyfrekvenciás teljesítményét. Tekintettel arra, hogy a rézhuzal átmérőjét a lineáris áram nagysága határozza meg, a belső kerület kiszámítható úgy, hogy levonjuk a rézhuzal sugarát a mágneses mag belső sugarából. Ezért nagyobb tekercseknél kiszámítható a szigeteléssel ellátott rézhuzal átmérője és az egyes tekercsek által elfoglalt kerület.
