Beth sy'n Achosi Cynnydd Tymheredd mewn Trawsnewidyddion Amledd Uchel?

Cynnydd tymheredd yw un o'r dangosyddion thermol pwysicaf wrth werthuso newidydd amledd uchel ar gyfer newid cyflenwadau pŵer. Gall newidydd fodloni ei ofynion foltedd, cerrynt ac inswleiddio yn ystod profion trydanol, ond gall cynnydd tymheredd gormodol barhau i leihau effeithlonrwydd, byrhau bywyd inswleiddio, a chreu problemau dibynadwyedd mewn cymwysiadau dyletswydd parhaus.

Ar gyfer peirianwyr a thimau prynu, nid y cwestiwn allweddol yn syml"Pa mor boeth mae'r newidydd yn ei gael?"Dyma o ble mae'r gwres yn dod a pha baramedrau dylunio sy'n gyfrifol amdano.

Mewn newidydd cyflenwad pŵer newid ymarferol, mae codiad tymheredd yn ymwneud yn bennaf â cholled craidd, colled troellog, amlder gweithredu, dwysedd cyfredol, ymwrthedd thermol, adeiladu troellog, a'r amodau gweithredu cyfagos.

1. Colled Craidd Yw Un o'r Prif Ffynonellau Gwres

Mae'r craidd magnetig yn profi newid mewn fflwcs magnetig yn barhaus yn ystod gweithrediad amledd uchel. Felly mae rhan o'r ynni trydanol yn cael ei drawsnewid yn wres y tu mewn i'r craidd.

Yn gyffredinol, mae colled craidd yn gysylltiedig â dau fecanwaith mawr:

Colli hysteresis

Eddy colled gyfredol

Wrth i'r amlder newid gynyddu, gall colled craidd ddod yn ffactor thermol sylweddol. Nid yw'r berthynas yn gymesur ag amlder yn unig oherwydd bod deunydd craidd, dwysedd fflwcs, tonffurf a thymheredd hefyd yn effeithio ar y golled wirioneddol.

Ar gyfer trawsnewidydd sy'n gweithredu ar amledd uwch, mae dewis craidd y trawsnewidydd yn dod yn arbennig o bwysig.

Nid yw defnyddio deunydd craidd sy'n addas ar gyfer gweithrediad amledd is o reidrwydd yn golygu y bydd yn darparu perfformiad derbyniol ar amledd switsio uwch.

Beth all gynyddu'r tymheredd craidd?

Gall sawl paramedr gynyddu colled craidd:

Dwysedd fflwcs gormodol

Amlder newid uwch

Deunydd craidd anaddas

Tymheredd gweithredu uchel

Nifer anghywir o droadau cynradd

Tonffurf magnetig nad yw'n-ddelfrydol

Dyma pam na all dyluniad trawsnewidyddion fod yn seiliedig ar gymarebau pŵer a foltedd yn unig. Rhaid ystyried y pwynt gweithredu magnetig hefyd.

2. Colled Copr yn Achosi Cynnydd yn y Tymheredd Dirwyn

Yr ail brif ffynhonnell wres yw colled troellog.

Gellir mynegi'r golled copr DC sylfaenol fel:

Pcu=I²R

lle:

Pcu=colled copr

Rwy'n=cerrynt troellog

R=gwrthiant dirwyn i ben

Mae'r berthynas hon yn arbennig o bwysig oherwydd bod colled copr yn cynyddu'n gyflym wrth i gerrynt gynyddu.

Er enghraifft, os yw cerrynt troellog yn cynyddu 20%, mae'r golled I²R ddamcaniaethol yn cynyddu tua 44%, gan dybio bod y gwrthiant yn aros yr un fath.

Felly, gall dirwyn sy'n gweithio'n gyfforddus ar un lefel llwyth brofi cynnydd tymheredd sylweddol uwch pan fydd y trawsnewidydd yn gweithredu'n agos at ei bŵer â sgôr uchaf.

3. Uchel-Amlder Cyfredol Yn Creu Colled Dirwyn Ychwanegol

Ar gyfer trawsnewidydd amledd uchel, nid yw cyfrifo gwrthiant DC yn unig yn ddigon.

Ar amleddau switsio uwch, mae dosbarthiad cerrynt y tu mewn i'r dargludydd yn mynd yn anffurf oherwydd:

Effaith croen

Effaith agosrwydd

AC ymwrthedd

Mae effaith y croen yn achosi cerrynt amledd uchel i ganolbwyntio tuag at ranbarth allanol dargludydd yn hytrach na chael ei ddosbarthu'n unffurf ar draws ei draws-adran gyfan.

Mae'r effaith agosrwydd yn digwydd pan fydd meysydd magnetig o ddargludyddion cyfagos yn newid dosbarthiad cerrynt o fewn y weindio.

O ganlyniad, gall y gwrthiant AC effeithiol fod yn uwch na'r gwrthiant DC.

Mae hyn yn golygu nad yw cynyddu'r arwynebedd traws-adrannol o gopr bob amser yn datrys problem thermol amledd uchel. Mae adeiladwaith dirwyn i ben a threfniant dargludyddion hefyd yn bwysig.

4. Mae'r Dwysedd Cyfredol yn Effeithio'n Uniongyrchol ar Berfformiad Thermol

Mae dwysedd presennol yn baramedr dylunio pwysig arall.

Os yw gormod o gerrynt yn cael ei orfodi trwy ddargludydd sydd ag arwynebedd trawstoriadol annigonol, mae'r weindio yn cynhyrchu mwy o wres.

Ar gyfer trawsnewidydd arferol, mae angen i'r dylunydd gydbwyso:

Cyfredol → maint y dargludydd → gofod troellog → colled copr → codiad tymheredd

Gall cynyddu maint y dargludydd leihau ymwrthedd a cholled copr, ond mae'r ardal ffenestr sydd ar gael yn y craidd magnetig yn gyfyngedig.

Mae hyn yn creu masnach dylunio ymarferol-i ffwrdd.

Felly mae angen i wneuthurwr trawsnewidyddion ystyried nid yn unig y cerrynt gofynnol ond hefyd:

Cerrynt cynradd

Cerrynt eilaidd

Diamedr gwifren

Nifer y gwifrau cyfochrog

Haenau dirwyn i ben

Ffenestr weindio sydd ar gael

Trwch inswleiddio

Trefniant dirwyn i ben

Mae hyn yn arbennig o bwysig ar gyfer trawsnewidyddion cyflenwad pŵer newid cryno, lle mae'r gofod dirwyn i ben sydd ar gael yn gyfyngedig.

5. Maint y trawsnewidydd yn effeithio ar afradu gwres

Dim ond hanner y broblem thermol yw cynhyrchu gwres.

Yr hanner arall yw pa mor effeithlon y gall y newidydd ryddhau'r gwres hwnnw.

Gall perfformiad codiad tymheredd gwahanol iawn gan drawsnewidydd â'r un colledion trydanol yn dibynnu ar ei adeiladwaith ffisegol.

Mae ffactorau pwysig yn cynnwys:

Arwynebedd craidd

Dimensiynau Bobin

Arwynebedd troellog

Deunydd amgáu

Dull mowntio

gosodiad PCB

Llif aer

Tymheredd amgylchynol

Efallai y bydd gan drawsnewidydd cryno berfformiad trydanol rhagorol ond llai o arwynebedd ar gael ar gyfer afradu gwres.

Dyma un rheswm pam na ddylid trin miniaturization fel dim ond lleihau dimensiynau ffisegol newidydd presennol.

6. Mae Deunyddiau Inswleiddio a Amgapsiwleiddio Hefyd yn Effeithio ar Berfformiad Thermol

Mae'r deunyddiau o amgylch y troellog yn dylanwadu ar y llwybr y mae gwres yn teithio oddi wrth y copr.

Mewn rhai strwythurau trawsnewidyddion, mae deunyddiau inswleiddio, tapiau, bobinau, neu gyfansoddion potio yn creu ymwrthedd thermol ychwanegol.

Ar gyfer trawsnewidydd electronig sydd wedi'i gynllunio ar gyfer gweithrediad parhaus, mae angen i'r gwneuthurwr ystyried inswleiddio trydanol a throsglwyddo thermol.

Yn aml mae yna gyfaddawd-rhwng:

Inswleiddiad dielectric

Ymlusgo a chlirio

Amddiffyniad mecanyddol

Dargludedd thermol

Lle troellog sydd ar gael

Efallai y bydd angen ystyriaeth thermol ychwanegol ar ddyluniad sy'n darparu ynysu trydanol rhagorol ond sy'n cyfyngu ar drosglwyddo gwres.

7. Amlder Gweithredu A yw Paramedr Dylunio Thermol

Mae amlder yn effeithio ar golled craidd a cholled dirwyn i ben, felly dylid ei ystyried wrth werthuso cynnydd tymheredd y trawsnewidydd.

Gall cynyddu amlder newid ganiatáu craidd magnetig llai a llai o droeon mewn rhai dyluniadau. Fodd bynnag, nid yw hyn yn golygu bod amledd uwch yn cynhyrchu trawsnewidydd oerach yn awtomatig.

Ar amleddau uwch, gall dylunwyr wynebu:

Mwy o golled craidd

Mwy o golled copr AC

Mwy o effaith croen

Effaith agosrwydd cryfach

Cynhwysedd parasitig uwch

Rheolaeth EMI fwy anodd

Felly, penderfyniad dylunio lefel system yw'r amledd newid optimwm yn hytrach na dewis syml "uwch sy'n well".

8. Mae Amodau Llwyth yn Cael Effaith Fawr ar Gynnydd Tymheredd

Ni ddylid disgwyl i drawsnewidydd sy'n gweithredu ar lwyth o 30% ac un sy'n gweithredu'n barhaus ar lwyth 100% gael yr un ymddygiad thermol.

Ar gyfer cymwysiadau cyflenwad pŵer, dylai profion tymheredd ystyried yr amodau gweithredu gwirioneddol, gan gynnwys:

Ar gyfer ceisiadau OEM, mae'n ddefnyddiol felly nodi a fydd y trawsnewidydd yn gweithredu'n barhaus ar lwyth graddedig neu o dan ddyletswydd ysbeidiol.

9. Tymheredd Amgylchynol yn Newid yr Ymyl Thermol Sydd Ar Gael

Ni ddylid ystyried codiad tymheredd yn annibynnol ar y tymheredd amgylchynol.

Er enghraifft, os oes gan drawsnewidydd godiad tymheredd o 50 gradd a'i fod yn gweithredu mewn amgylchedd amgylchynol 25 gradd, gallai ei dymheredd dirwyn neu arwyneb bras agosáu at:

25 gradd + 50 gradd=75 gradd

Os yw'r un trawsnewidydd yn gweithredu mewn amgylchedd amgylchynol 50 gradd, gallai'r tymheredd cyfatebol agosáu at:

50 gradd + 50 gradd=100 gradd

Gall y cynnydd tymheredd ei hun fod yn debyg, ond mae'r tymheredd gweithredu absoliwt yn wahanol iawn.

Mae hyn yn arbennig o bwysig ar gyfer offer a osodir y tu mewn:

Cypyrddau rheoli diwydiannol

Offer gwefru cerbydau trydan

gwrthdroyddion PV

Systemau storio ynni

Electroneg modurol

Cyflenwadau pŵer meddygol

Electroneg defnyddwyr caeedig

Ar gyfer y cymwysiadau hyn, dylid gwerthuso'r newidydd yn ôl yr amodau amgylchynol ac amgaead gwirioneddol yn hytrach na thymheredd ystafell labordy yn unig.

10. Gall Trefniant Dirwyn Wneud Gwahaniaeth Sylweddol

Mae'r strwythur troellog yn effeithio ar berfformiad trydanol ac ymddygiad thermol.

Er enghraifft, gall gwahanol drefniadau dirwyn i ben newid:

Inductance gollyngiadau

Cynhwysedd rhyngddirwyn

AC ymwrthedd

Trosglwyddo gwres

Pellter inswleiddio

Ardal gopr sydd ar gael

Gall dirwyniad wedi'i drefnu'n wael greu mannau poeth lleol hyd yn oed pan fydd tymheredd cyfartalog y trawsnewidydd yn ymddangos yn dderbyniol.

Ar gyfer trawsnewidydd amledd uchel arferol, mae angen ystyried adeiladu troellog ynghyd â gofynion trydanol.

Yn dibynnu ar y cais, gall y gwneuthurwr werthuso:

Weindio haen

Dirwyn adrannol

Tocynwyr cyfochrog

Gwifren Litz

Trefniant cynradd/uwchradd

Dirwyn rhyngddalennog

System inswleiddio

Mae'r datrysiad priodol yn dibynnu ar yr amlder gweithredu, cerrynt, foltedd, gofynion ynysu, a chyfyngiadau ffisegol.

11. Sut mae Cynhyrchwyr yn Rheoli Cynnydd Tymheredd

Nid yw gwneuthurwr trawsnewidyddion amledd uchel dibynadwy yn datrys codiad tymheredd gydag un paramedr.

Rhoddir sylw i berfformiad thermol fel arfer trwy nifer o benderfyniadau dylunio.

Dewis Craidd

Dewiswch ddeunydd magnetig a maint craidd sy'n briodol ar gyfer amlder gweithredu, pŵer a dwysedd fflwcs.

Troi Cynradd

Rhaid i nifer y troadau cynradd gynnal dwysedd fflwcs magnetig priodol o dan yr amodau foltedd mewnbwn a newid gwirioneddol.

Dyluniad Dirwyn

Dewiswch faint dargludydd a ffurfweddiad dirwyn i ben yn ôl effeithiau cyfredol RMS ac amledd uchel yn hytrach na gwrthiant DC yn unig.

Optimeiddio Colled

Lleihau colledion craidd a chopr diangen trwy ddewis deunydd priodol ac adeiladu troellog.

Llwybr Thermol

Ystyriwch sut mae gwres yn symud o'r craidd a'r troellog i'r bobbin, PCB, amgaead, a'r aer o'i amgylch.

Ymyl Gweithredu

Nid yw dylunio yn union ar y terfyn damcaniaethol yn gadael llawer o le i amrywiadau mewn foltedd mewnbwn, llwyth, tymheredd amgylchynol, goddefiannau gweithgynhyrchu, ac amodau cymhwyso gwirioneddol.

12. Dylid Profi Cynnydd Tymheredd O dan Amodau Realistig

Ar gyfer ceisiadau OEM a diwydiannol, dylai cyfrifiadau damcaniaethol gael eu cefnogi gan brofion gwirioneddol.

Gall gwerthusiad nodweddiadol gynnwys:

Gweithredu'r newidydd ar y foltedd mewnbwn penodedig.

Cymhwyso'r amlder newid gofynnol.

Llwytho'r uwchradd i'r pŵer allbwn penodedig.

Caniatáu i'r newidydd gyrraedd ecwilibriwm thermol.

Mesur tymheredd dirwyn, craidd, neu arwyneb.

Cymharu'r tymheredd mesuredig â'r terfyn thermol penodedig.

Mae gosodiad y prawf yn bwysig.

Er enghraifft, gall newidydd wedi'i osod ar osodyn labordy agored wasgaru gwres yn wahanol i'r un newidydd sydd wedi'i osod y tu mewn i gynulliad PCB cryno.

Dyna pam y dylai cwsmeriaid ddarparu'r amodau cais gwirioneddol i'r gwneuthurwr pryd bynnag y bo modd.

13. Pa Wybodaeth y Dylai Prynwyr ei Darparu ar gyfer Dylunio Thermol?

Wrth ofyn i wneuthurwr trawsnewidyddion arfer ddatblygu newidydd amledd uchel, dylai prynwyr ddarparu mwy na foltedd mewnbwn ac allbwn.

Gall y wybodaeth ganlynol wella'r dyluniad thermol yn sylweddol:

Mae'r wybodaeth hon yn galluogi'r gwneuthurwr i werthuso'r newidydd fel rhan o'r system trosi pŵer gyflawn yn hytrach na'i drin fel cydran magnetig ynysig.

14. Mae Cynnydd Tymheredd yn Gydbwysedd Dyluniad, Nid Dim ond Canlyniad Prawf

Mae canlyniad codiad tymheredd isel-yn werthfawr, ond ni ddylid ei werthuso'n annibynnol.

Ar gyfer trawsnewidydd amledd uchel, mae perfformiad thermol wedi'i gysylltu'n agos â:

Colled craidd + colled copr + amlder newid + dwysedd cyfredol + adeiladu troellog + afradu gwres + amgylchedd gweithredu

Gall newid un paramedr effeithio ar sawl un arall.

Er enghraifft, efallai y bydd amlder newid cynyddol yn caniatáu craidd llai, ond gall y cynnydd canlyniadol mewn colledion dirwyn craidd ac AC greu problem thermol newydd.

Yn yr un modd, gall defnyddio gwifren mwy trwchus leihau ymwrthedd DC ond gall gynyddu gofynion gofod troellog neu effeithio ar nodweddion parasitig.

Felly nid gwneud newidydd yn "rhedeg yn oer" yn unig yw'r amcan. Yr amcan yw cyflawni dyluniad magnetig, trydanol, thermol ac inswleiddio cytbwys ar gyfer y cais gwirioneddol.

Casgliad

Daw cynnydd tymheredd mewn trawsnewidydd amledd uchel yn bennaf o golledion craidd magnetig a cholledion troellog, ond mae'r perfformiad thermol terfynol yn dibynnu ar lawer mwy na'r ddau ffactor hyn.

Mae deunydd craidd, dwysedd fflwcs, amlder newid, dewis dargludydd, strwythur troellog, dwysedd cerrynt, maint y trawsnewidydd, system inswleiddio, tymheredd amgylchynol, llif aer, a phroffil llwyth i gyd yn cyfrannu at y tymheredd gweithredu terfynol.

Ar gyfer newid cymwysiadau cyflenwad pŵer, y dull gorau yw gwerthuso cynnydd tymheredd yn ystod cam dylunio'r trawsnewidydd yn hytrach na cheisio datrys problemau thermol ar ôl i'r prototeip gael ei gwblhau.

Wrth weithio gyda gwneuthurwr trawsnewidyddion amledd uchel arferol, mae darparu amodau trydanol a gweithredu cyflawn yn caniatáu i ddyluniad y trawsnewidydd gael ei optimeiddio nid yn unig ar gyfer foltedd a phŵer, ond hefyd ar gyfer-dibynadwyedd thermol hirdymor.