Anahtarlamalı güç transformatörünün ortak mod endüktansı için tasarım hususları
Güç transformatörlerinin tasarım sürecinde mühendislerin, anahtarlama güç transformatörlerinin operasyonel doğruluğunu doğrudan etkileyen ortak mod endüktans tasarımını ve sayısal seçimi kesin olarak hesaplaması ve tamamlaması gerekir. Bugünkü yazımızda anahtarlamalı güç transformatörlerinin ortak mod endüktans tasarımının kısa bir analizini yapıp, güç transformatörlerinin ortak mod endüktansının tasarım ve hesaplama sürecinde nelere dikkat edilmesi gerektiğini göreceğiz. Güç transformatörlerinin tasarım ve üretim sürecinde mühendislerin, esas olarak üç temel parametre gerektiren ortak modlu indüktörler tasarlamaları gerekir: giriş akımı, empedans ve frekans ve manyetik çekirdek seçimi. Önce giriş akımına bir göz atalım. Bu parametre değeri doğrudan sarım için gerekli tel çapını belirler. Tel çapı hesaplanırken ve seçilirken akım yoğunluğu genellikle 400A/cm³ olarak alınır. Ancak endüktansın sıcaklık artışına göre bu değerin değişmesi gerekir.
Genellikle sargı, yüksek frekanslı gürültüyü ve cilt etkisi kayıplarını azaltabilen tek bir tel ile çalıştırılır. Hesaplama sürecinde, anahtarlamalı güç kaynağı transformatörünün ortak mod endüktansının empedansı genellikle verilen frekans koşullarında küçük bir değer olarak belirtilir. Seri bağlı doğrusal empedans genel olarak gerekli gürültü azaltımını sağlayabilir. Bununla birlikte, gerçekte doğrusal empedans konusu sıklıkla göz ardı edilir, bu nedenle tasarımcılar ortak mod indüktörlerini test etmek için sıklıkla 50W doğrusal empedans kararlı ağ cihazı kullanırlar ve yavaş yavaş ortak mod indüktörlerinin performansını test etmek için standart bir yöntem haline gelirler. Ancak elde edilen sonuçlar genellikle gerçek durumdan önemli ölçüde farklılık gösterir. Aslında, ortak mod endüktansı ilk olarak normal çalışma sırasında açısal frekanstaki oktav artışı başına -6dB zayıflama frekansı üretecektir (açısal frekans, ortak mod endüktansı tarafından üretilen -3dB'dir). Bu açısal frekans genellikle çok düşüktür, böylece endüktans empedans sağlayabilir.
Bu nedenle endüktans bu formül kullanılarak ifade edilebilir, yani Ls=Xx/2 π f. Burada mühendislerin dikkat etmesi gereken bir konu daha var, o da ortak modlu bir indüktör tasarlarken manyetik çekirdeğin malzemesine ve gereken sarım sayısına dikkat etmektir. Öncelikle manyetik çekirdek modellerinin seçimine bir göz atalım. Şu anda belirlenmiş bir endüktans alanı varsa, bu alanı temel alarak uygun manyetik çekirdek modelini seçeceğiz. Herhangi bir düzenleme yoksa, manyetik çekirdek modellerinin seçimi genellikle keyfidir.
Güç transformatörünün manyetik çekirdek modelini belirledikten sonra bir sonraki görev, manyetik çekirdeğin sarabileceği büyük dönüş sayısını hesaplamaktır. Genel olarak konuşursak, ortak modlu bir indüktörün genellikle tek bir katman olmak üzere iki sargısı vardır ve her bir sargı, iki sargı arasında belirli bir mesafe olacak şekilde manyetik çekirdeğin her iki tarafına dağıtılır. Bazen çift katmanlı ve istiflenmiş sargılar da kullanılır, ancak bu yaklaşım sargının dağıtılmış kapasitansını iyileştirebilir ve endüktansın yüksek frekans performansını azaltabilir. Bakır telin çapının doğrusal akımın büyüklüğüne göre belirlenmesi nedeniyle, iç çevre, bakır telin yarıçapının manyetik çekirdeğin iç yarıçapından çıkarılmasıyla hesaplanabilir. Bu nedenle daha büyük bobinler için yalıtımlı bakır telin çapı ve her sarımın kapladığı çevre hesaplanabilir.
