O que fazer com um indutor plano muito quente?

O que eu estou fazendo:

Estou projetando um conversor DCDC para gerar ± 24v a partir de uma fonte de entrada de 18v - 36v. Para isso, estou usando a TI TPS54160 e seguindo o documento Criar uma fonte de alimentação de trilho dividido com uma ampla tensão de entrada .

Para economizar espaço, projetei um transformador plano, usando um núcleo de transformador dividido. Eu coloquei 12 voltas em cada lado do transformador, que de acordo com a folha de dados do núcleo, deveria dar 244uH (12x12x1700nH).

Adicionado:

Eu tenho usado uma calculadora baseada em Excel fornecida pela TI para calcular os valores corretos dos componentes. A calculadora é especificamente para projetar essa topologia de circuito com este IC.

O problema:

O problema é que, na frequência de comutação de 500kHz, o transformador está ficando muito quente. Se reduzir a frequência de comutação, posso ficar um pouco mais frio, mas se reduzir demais, o circuito não terá mais corrente de inversor suficiente.

Minha pergunta:

O que devo tentar na versão 2? Um núcleo de transformador fisicamente maior ajudaria? Devo tentar reduzir o número de voltas no transformador? A 500kHz, calculo que preciso apenas de 65uH, então certamente poderia descer para 8 voltas.

$\Delta B$

$\Delta B$$\mu$$A_c$$l_g$$n$

$L_g$$\frac{n^2 A_c \mu _o}{l_g}$

$I_{\text{max}}$$B_{\text{max}}$

$n I_{\text{max}}$$\frac{B_{\max } l_g}{\mu _o}$

Começando com um valor para , , e , é possível ter uma idéia do que e para o indutor precisariam ser. Seja = 100 , = , = 20$L_g$$B_{\text{max}}$$A_c$$I_{\text{max}}$$l_g$$n$$L_g$$\mu H$$B_{\text{max}}$$A_c$$mm^2$

$l_g$ = = ~$\frac{I_{\max }^2 L_g \mu _o}{A_c B_{\max }^2}$$\frac{1 Amp^2 100\mu H \mu _o}{20 mm^2 0.2T^2}$$0.16 mm$

e

$n$ = = =$\frac{i_{\max } L_g}{A_c B_{\max }}$$\frac{1Amp 100\mu H}{20 mm^2 0.2T}$$25 turns$

Essa análise é bastante simplificada, deixando muito de fora, mas dá uma idéia do que esperar. Projetar esses tipos de indutores se envolve muito. Você pode consultar " Design de transformador de indutor e de retorno " como uma referência.

Eu acho que você está usando material N87, então eu vou fazer um cálculo rápido das coisas. A 500 kHz, a corrente do indutor pode subir para um determinado valor em 1 microssegundo (ciclo de trabalho de 50:50). Você diz que tem uma indutância de 244 uH, então com 18V aplicado, espero que a corrente suba até: -

18V x 1 us / 244 uH = 74mA - essa é a corrente de magnetização (ela armazena a energia liberada no próximo meio ciclo), mas soa muito, muito baixa. A energia armazenada no enrolamento principal deve ser transferida para a saída e essa energia é de 0,66 uJ (ainda soando muito baixa). A potência que pode ser transferida para uma carga é, portanto, 0,66 uJ x 500 kHz = 0,33 watts.

Eu acho que você precisa ver outros exemplos nessa folha de dados que você vinculou. Vejo um que pode trabalhar com tensões de até 30V e operar a 300 kHz usando um indutor de 150 uH, então acho que suas principais perdas são perdas de cobre nos enrolamentos - como você as fabricou?

Também vou apontar que o material N87 também oferece perdas de 5 a 10% a 500 kHz, portanto, provavelmente não é a melhor escolha.

Além disso, verifique se o enrolamento de saída produz uma tensão negativa quando positivo é aplicado ao primário. Em outras palavras, a fase dos enrolamentos é fundamental para esse tipo de circuito flyback.

Meu raciocínio sobre essa avaliação do modo descontínuo é que, embora você possa esperar executar no modo de condução contínua, você pode ter uma idéia razoável olhando para ele no DCM e tentando descobrir se o DCM está no estádio certo.

O orifício para a perna central do núcleo na placa de circuito impresso aparece na figura. É banhado no PCB real? Se for, isso explica por que você pode ter grandes correntes. Você tem uma curva curta que é acoplada através do núcleo.