Дроссель с зазором.

[Alexander]

Сделал дроссель для стабилизатора на LM2575 дроссель на ферритовом (М5000) Ш образном магнитопроводе с зазором, размер выбран с запасом. Расчётная индуктивность должна составлять 350мкгн. Ставлю в зазор сложеный в двое лист бумаги (80г) получается 270мкгн. маловато, ставлю в один слой получается 450мкгн. многовато но лучше так.
А потом подумал, чем определяется толщина зазора? Понятное дело он должен быть чтобы магнитопровод не вошел в насыщение, но какой именно? Ведь 0.01мм тоже зазор, тогда можно уменьшить витков, взять провод потолще и тем самым повысить добротность. Но смотрю на подобные дроссели заводского изготовления и вижу зазоры 1мм и даже поболее, зачем? ведь увеличивается поле внешнего рассеивания,падает добротность,кпд...

[Vovk]

При 0,01 мм может насыщаться, а при 0,1 мм, или при 1,0 мм - может не насыщаться. Нужно считать.

Во избежание насыщения, магнитопровод дросселя должен иметь немагнитный зазор.
Считаем, что магнитопровод дросселя является идеальным магнитным проводником и все
ампервитки обмотки приложены к немагнитному зазору. Благодаря длинному немагнитному
зазору, индукция в магнитопроводе изменяется практически от нуля до Bm.
Длину немагнитного зазора (в мм), при известных ампервитках, можно определить по
формуле:

Взято отсюда. Там два хороших примера - для неразрывного тока, и разрывного.

[_Сам_]

смотрю на подобные дроссели заводского изготовления и вижу зазоры 1мм и даже поболее, зачем? ведь увеличивается поле внешнего рассеивания,падает добротность,кпд...

Основная энергия магнитного поля накапливается не в магнитопроводе, а в немагнитном зазоре. Чем больше толщина зазора, тем больше его объём и следовательно больше энергии может накопить дроссель при фиксированной индукции B. Расплачиваться приходится падением индуктивности. Хотя L падает, но допустимый i растёт. Потому энергия катушки (L*i^2)/2 всё-таки увеличивается с увеличением зазора.

[Alexander]

следовательно больше энергии может накопить дроссель при фиксированной индукции

Индукции или индуктивности?

энергия магнитного поля накапливается не в магнитопроводе, а в немагнитном зазоре. Чем больше толщина зазора, тем больше его объём и следовательно больше энергии может накопить

А количество энергии на единицу объёма свободного пространства (зазора) чем ограничено? Ведь площадь не изменяется и ограничение как я понимаю прежде всего возникает в феррите, тогда при меньшем зазоре просто будет больше концентрация энергии на единицу объема зазора.

[Openreel]

Кусочек из книжки.


Также поле вылезая из зазора может попасть на другие компоненты и повлиять на них, равно как и компоненты могут повлиять на поле.
Расчеты зазора в книже описаны.

[Alexander]

Тут все в точности так как я это понимаю, так и делались импульсные дроссели по "советской" методике да ещё на броневых магнитопроводах. А сейчас я смотрю не заморачиваются рассеиванием, делают большие зазоры и даже на "гантелях" делают.
Однако в отрывке есть противоречие тому что написал САМ, там написано что энергия накапливается в магнитопроводе а не в зазоре.

[Openreel]

Однако в отрывке есть противоречие тому что написал САМ

Противоречия нет, энергия накапливается в магнитном поле, меньшей частью в сердечнике, большей частью в зазоре. Но выйти в полезную работу эта энергия может только через индуктивность обмотки. Все это подробно в литературе описано, но не на одной странице. Совсем хорошо, если литература на инглише, поскольку хорошая литература либо вообще не переведена либо перевод просто никакой. К примеру "Санджай Маниктала. Импульсные источники питания от А до Z" в оригинале раза в два страниц больше содержит.

даже на "гантелях" делают

Это совсем уг.

Пример отечественной промплаты.


И зачем самому делать дроссель, когда их готовых навалом недорого и работают отлично.

[Alexander]

И зачем самому делать

С такими дросселями как на картинке больше ампера не получить, зависит конечно от входного напряжения. А у меня мало того что входное гуляет в некоторых пределах да ещё и выходное ADJ по этому сделал дроссель максимально добротным.

[_Сам_]

Индукции или индуктивности?

Вектор магнитной индукции B

А количество энергии на единицу объёма свободного пространства (зазора) чем ограничено?

только величиной индукции B, которую способен в зазоре создать дроссель.

[Bender]

С такими дросселями как на картинке больше ампера не получить

c такими дросселями можно и 15А+ получить если частота преобразования не 20кГц.

Основная энергия магнитного поля накапливается не в магнитопроводе, а в немагнитном зазоре.

Абсолютный бред. Рассчитайте энергию одной и той же катушки при прочих равных условиях (витки, геометрия, ток) с сердечником и без него.

[_Сам_]

Абсолютный бред.

Вы бы лучше прочли википедию, что ли. Там написана формула для плотности энергии магнитного поля Из последней формулы, где "мю" в знаменателе сразу видно: где большая магнитная проницаемость (в сердечнике), там мала плотность энергии. Значит основная энергия накапливается в зазоре.

[Bender]

_Сам_, ну так сравнили энергию катушки с магнитопроводом и без?

[Openreel]

сравнили энергию катушки с магнитопроводом и без?

Сравнение не совсем корректно, мы сравниваем количество энергии в магнитопроводе и в зазоре, при условии длины магнитопровода заметно больше длины зазора. Если убрать магнитопровод, то нет ни зазора ни насыщения.

Но что ограничивает энергию катушки без сердечника? Положим ее хорошенько охладили, до близко к ноль К, для уменьшения активных потерь. Что мешает вдуть туда киловатт? Юридические ограничения не рассматриваем.

[_Сам_]

_Сам_, ну так сравнили энергию катушки с магнитопроводом и без?

не так. Взяли сердечник из феррита 2000НМ. По справочнику его максимальная магнитная проницаемость равна 3500. При равном поперечном сечении потребуется ферритовый магнитопровод длинной 3.5 м, чтобы в нём поместилось столько же Джоулей, сколько будет содержать воздушный зазор 1 мм. Надеюсь не нужно объяснять, что величина индукции B одинакова в зазоре и сердечнике.

[Alexander]

c такими дросселями можно и 15А+ получить если частота преобразования не 20кГц.

В огороде бузина... Вопервых при 15 амперах он дымить будет секунд пять от силы, вовторых там фиксированая частота 50кГц, в ретьих я на таких делал.

что ограничивает энергию катушки без сердечника?

Свойства материи я думаю что в реальных условиях делает её практически безграничной. Исходя из этого больший зазор не даст прироста энергетики а наоборот.

[Leshik]

Потери в сердечнике зависят от амплитуды индукции и частоты , от тока зависят потери в обмотке. Формула энергии индуктивности - W=(L*I^2)/2 . изменение тока в индуктивности в зависимости от приложенного напряжения di/dt=U/L , из формул понятно что меньшая индуктивность достигнет бОльшего тока при одинаковом приложенном импульсе , а равная при большем токе запасет энергии больше в квадрате. Максимальный ток в индуктивности Iмакс=Вm*Sс*N/L , или скачайте софт Эпкос.
Утверждать , что энергия накапливается в немагнитном зазоре не верно. Магнитный поток одинаков на всем протяжении сердечника , и в зазоре тоже , и создаваемый внешним магнитным полем обмотки намагничивает материал сердечника.
Без сердечника индуктивность более линейна , но пропускаемый ток ограничивается габаритами индуктора .

[_Сам_]

Исходя из этого больший зазор не даст прироста энергетики а наоборот.

Вывод неверный. Грубо говоря один дроссель с зазором 0.2 мм, будет эквивалентен двум параллельно включенным таким же дросселям с зазором 0.1 мм. Общий объём зазора у них равен первому дросселю. Для идентичности суммарного сопротивления дроссели с 0.1 мм надо мотать проводом меньшего в 1.41 раза диаметра.

[Alexander]

Грубо говоря один дроссель с зазором 0.2 мм, будет эквивалентен двум параллельно включенным таким же дросселям с зазором 0.1 мм.

Соответсвено 0.4мм будет равен двум по 0.2мм а 0.8мм двум по 0.4мм? Где наступает ограничение которое уже не приводит к увеличению энергетики??

[Openreel]

Где наступает ограничение которое уже не приводит к увеличению энергетики??

http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=1092944
Там целый раздел по расчету баков, с хорошим выводом формул. В том числе и зазор расписан, откуда и почему.

вовторых там фиксированая частота 50кГц

У меня меньшего габарита(и заметно меньшей индуктивности) подобный дроссель спокойно отдает 1А в нагрузку, контроллер в соик8 чуть теплый. Но частота 270 кГц, 50к это вчерашний век.
Собственно гадать будет дымить дроссель или нет не нужно, в даташите допустимый ток дан и r DC тоже. При выборе готового дросселя можно потери на меди сразу на глаз посчитать.

[_Сам_]

Где наступает ограничение которое уже не приводит к увеличению энергетики??

В принципе нигде. Всё равно катушка с большим зазором может запасти больше энергии. Другое дело, что с увеличением зазора растут поля рассеивания до неприемлемых значений, а снижение индуктивности приводит к росту импульсных токов и тепловым потерям на нагрев проводов, либо частота становится выше способностей ключей. Потому ищут компромисс.