Corso di ELETTRONICA INDUSTRIALE - DEIpel/Conversione_Statica/09. Convertitore flyback.pdf ·...

Corso diELETTRONICA INDUSTRIALE

Corso diELETTRONICA INDUSTRIALE

““ConvertitoreConvertitore FlybackFlyback..EsempioEsempio di di progettoprogetto””

•• Struttura e caratteristiche del Struttura e caratteristiche del convertitore Flybackconvertitore Flyback

•• Progetto di un convertitore Flyback Progetto di un convertitore Flyback multimulti--uscitauscita

Argomenti trattatiArgomenti trattati

Convertitore FlybackConvertitore Flyback

++

--uuoo

SS DD

UUii

++

--

ii11

CCLL

iiooii22

•• è il più semplice schema a trasformatoreè il più semplice schema a trasformatore

•• l’induttanza del convertitore buckl’induttanza del convertitore buck--boost boost viene sostituita da un mutuo induttoreviene sostituita da un mutuo induttore

•• ha un basso fattore di utilizzo Pha un basso fattore di utilizzo Poo/P/PSS

NN11 NN22uu11++--

uu22++

--

ii11 ii22

RR

Φ111 1=

N iR

Φ111 1=

N iR

Mutuo InduttoreMutuo Induttore

Φ222 2=

N iR

Φ222 2=

N iR

Φ Φ12 12 22= σΦ Φ12 12 22= σΦ Φ21 21 11= σΦ Φ21 21 11= σ

Flussi concatenati con gli avvolgimenti:Flussi concatenati con gli avvolgimenti:( )λ λ λ1 11 12 1 11 12= + = +N Φ Φ( )λ λ λ1 11 12 1 11 12= + = +N Φ Φ

= +

N N i N i1

1 112

2 2R R

σ= +

N N i N i1

1 112

2 2R R

σ

Flussi concatenati con gli avvolgimenti:Flussi concatenati con gli avvolgimenti:( )λ λ λ2 22 21 2 22 21= + = +N Φ Φ( )λ λ λ2 22 21 2 22 21= + = +N Φ Φ

= +

N N i N i2

2 221

1 1R R

σ= +

N N i N i2

2 221

1 1R R

σ


NN11 NN22uu11++--

uu22++

--

ii11 ii22

RR

Φ111 1=

N iR

Φ111 1=

N iR

Φ222 2=

N iR

Φ222 2=

N iR

Φ Φ12 12 22= σΦ Φ12 12 22= σΦ Φ21 21 11= σΦ Φ21 21 11= σ

Coefficiente di accoppiamento:Coefficiente di accoppiamento:

σ σ σ1212

2221

21

11= = = =

ΦΦ

ΦΦ

σ σ σ1212

2221

21

11= = = =

ΦΦ

ΦΦ


NN11 NN22uu11++--

uu22++

--

ii11 ii22

RR

Φ111 1=

N iR

Φ111 1=

N iR

Φ222 2=

N iR

Φ222 2=

N iR

Φ Φ12 12 22= σΦ Φ12 12 22= σΦ Φ21 21 11= σΦ Φ21 21 11= σ

Accoppiamento perfetto:Accoppiamento perfetto:

σ = ⇒ = =1 12 22 21 11Φ Φ Φ Φ,σ = ⇒ = =1 12 22 21 11Φ Φ Φ Φ,


NN11 NN22uu11++--

uu22++

--

ii11 ii22

RR

Φ111 1=

N iR

Φ111 1=

N iR

Φ222 2=

N iR

Φ222 2=

N iR

Φ Φ12 12 22= σΦ Φ12 12 22= σΦ Φ21 21 11= σΦ Φ21 21 11= σ

Coefficienti di autoinduzione:Coefficienti di autoinduzione:

λ σ112

1 2 1 21 1 2= + = +

N i N N i L i L iMR Rλ σ1

12

1 2 1 21 1 2= + = +

N i N N i L i L iMR R

L L LM = σ 1 2L L LM = σ 1 2

Accoppiamento Accoppiamento perfetto:perfetto:

L L LM = 1 2L L LM = 1 2


NN11 NN22uu11++--

uu22++

--

ii11 ii22

RR

Coefficienti di autoinduzione:Coefficienti di autoinduzione:

λ σ222

2 1 2 12 2 1= + = +

N i N N i L i L iMR Rλ σ2

22

2 1 2 12 2 1= + = +

N i N N i L i L iMR R

L L LM = σ 1 2L L LM = σ 1 2

Accoppiamento Accoppiamento perfetto:perfetto:

L L LM = 1 2L L LM = 1 2


NN11 NN22uu11++--

uu22++

--

ii11 ii22

RR

Energia accumulata:Energia accumulata:

W i i L i L i L i iM= + = + +12

12

12

121 1 2 2 1 1

22 2

21 2λ λW i i L i L i L i iM= + = + +

12

12

12

121 1 2 2 1 1

22 2

21 2λ λ


NN11 NN22uu11++--

uu22++

--

ii11 ii22

RR

Nota:Nota:Contrariamente al trasformatore ( ), il Contrariamente al trasformatore ( ), il mutuo induttore ( ) accumula energia. A mutuo induttore ( ) accumula energia. A tal fine vengono introdotti deital fine vengono introdotti dei traferri.traferri.

R = 0R = 0R > 0R > 0


NN11 NN22uu11++--

uu22++

--

ii11 ii22

RR

NN11 NN22uu11++--

uu22++

--

ii11 ii22

Nota:Nota:Contrariamente al trasformatore ( ), il Contrariamente al trasformatore ( ), il mutuo induttore ( ) accumula energia. A mutuo induttore ( ) accumula energia. A tal fine vengono introdotti dei tal fine vengono introdotti dei traferri.traferri.

R = 0R = 0R > 0R > 0

RR


Equazioni del mutuo induttoreEquazioni del mutuo induttore

uu11 uu22++

--

++

--

ii11 ii22

uu dddtdt

LL dddtdt

LL dddtdt

uu dddtdt

LL dddtdt

LL dddtdt

1111

1111

MM

2222

MM11

22

== == ⋅⋅ ++ ⋅⋅

== == ⋅⋅ ++ ⋅⋅

λλ

λλ

ii ii

ii ii

22

22

Funzionamento del convertitore flyback Funzionamento del convertitore flyback Fase di on Fase di on (CCM)(CCM)

++

--UUoo

SS DD

UUii

++

--

ii11

CC

NN11

iiooii22

NN22

uu22uu11++

-- ++

--

S onS on ii22 = 0= 0uu11 = U= Uii D offD off⇒⇒ ⇒⇒ ⇒⇒


++

--UUoo

SS DD

UUii

++

--

ii11

CC

NN11

iiooii22

NN22

uu22uu11++

-- ++

--

uu LL dddtdt

uu LL dddtdt

11 1111

22 MM11

== ⋅⋅

== ⋅⋅

ii

ii ⇒⇒uu

LL

NNM

1

2

1 1

2= =

uu

LL

NNM

1

2

1 1

2= =


++

--UUoo

SS DD

UUii

++

--

ii11

CC

NN11

iiooii22

NN22

uu22uu11++

-- ++

--

i i UL

t Ii1 1

11= = +µ mini i U

Lt Ii

1 11

1= = +µ min I I UL

tMAXi

on1 11

= +minI I UL

tMAXi

on1 11

= +min


i i UL

t Ii1 1

11= = +µ mini i U

Lt Ii

1 11

1= = +µ min

uu

LL

NNM

1

2

1 1

2= =

uu

LL

NNM

1

2

1 1

2= =

ii22 = 0= 0

uu11 = U= Uii

uu11UUii

tt

tt

tt

ii11

ii22

II1min1min

II1MAX1MAX

ttonon

ttonon

ttonon

Funzionamento del convertitore flyback Funzionamento del convertitore flyback Fase di off Fase di off (CCM)(CCM)

++

--UUoo

SS DD

UUii

++

--

ii11

CC

NN11

iiooii22

NN22

uu22uu11++

-- ++

--

S offS off ii22 > 0> 0ii11 = 0= 0 uu22 = = --UUoo⇒⇒ ⇒⇒ ⇒⇒


++

--UUoo

SS DD

UUii

++

--

ii11

CC

NN11

iiooii22

NN22

uu22uu11++

-- ++

--

uu LL dddtdt

uu LL dddtdt

11 MM

22 22

== ⋅⋅

⋅⋅

ii

ii

22

22==

uu

LL

NN

M1

2 2

1

2= =

uu

LL

NN

M1

2 2

1

2= =⇒⇒


++

--UUoo

SS DD

UUii

++

--

ii11

CC

NN11

iiooii22

NN22

uu22uu11++

-- ++

--

i i I UL

t NN

I UL

tMAXo

MAXo

2 2 22

1

21

2= = − = −µi i I U

Lt N

NI U

LtMAX

oMAX

o2 2 2

2

1

21

2= = − = −µ

uu11UUii

ttonon tt

tt

ttttonon

ttonon

ii11

ii22

II1min1min

II1MAX1MAX


TTSSttoffoff

U NNo

1

2U N

No1

2

II2MAX2MAX II2min2min i NN

I UL

tMAXo

21

21

2= −i N

NI U

LtMAX

o2

1

21

2= −

ii11 = 0= 0

U t U NN

ti on o off= 1

2U t U N

Nti on o off= 1

2

Funzionamento del convertitore flyback Funzionamento del convertitore flyback Sollecitazioni sugli interruttoriSollecitazioni sugli interruttori

ttttonon

iiSS

II1min1min

II1MAX1MAX

uuSS

ttonon tt

TTSS

ttoffoff

UUi i ++ U NNo

1

2U N

No1

2

iiSMAX SMAX = I= I1MAX1MAX

UUi i ++ U NNo

1

2U N

No1

2uuSMAX SMAX ==

Funzionamento del convertitore flyback Funzionamento del convertitore flyback Sollecitazioni sugli interruttoriSollecitazioni sugli interruttori

ttttonon

iiDD

II2min2minII2MAX2MAX

uuDD

ttonon tt

TTSS

ttoffoff

UUo o ++ U NNi

2

1U N

Ni2

1

iiDMAX DMAX = I= I2MAX2MAX

UUo o ++ U NNi

2

1U N

Ni2

1uuDMAX DMAX ==

Fattore di conversione del Fattore di conversione del convertitore Flybackconvertitore Flyback

CCM (CCM (IIoo > I> Ioolimlim)) M UU

NN

o

i= =

−2

1 1δ

δM U

UNN

o

i= =

−2

1 1δ

δ


CCM (CCM (IIoo > I> Ioolimlim))

DCM (DCM (IIoo < I< Ioolimlim)) M UU

II

o

i

N

o= = δ2M U

UII

o

i

N

o= = δ2

M UU

NN

o

i= =

−2

1 1δ

δM U

UNN

o

i= =

−2

1 1δ

δ


I Uf LN

iS

=2 1

I Uf LN

iS

=2 1


DCM (DCM (IIoo < I< Ioolimlim))

I Uf LN

iS

=2 1

I Uf LN

iS

=2 1

M UU

II

o

i

N

o= = δ2M U

UII

o

i

N

o= = δ2

M UU

NN

o

i= =

−2

1 1δ

δM U

UNN

o

i= =

−2

1 1δ

δ

( )I I NNo Nlim

= −1

21δ δ( )I I N

No Nlim= −1

21δ δ


Caratteristiche con carico resistivoCaratteristiche con carico resistivo

CCM (CCM (IIoo > I> Ioolimlim)) M UU

NN

o

i= =

−2

1 1δ

δM U

UNN

o

i= =

−2

1 1δ

δ



DCM (DCM (IIoo < I< Ioolimlim)) M UU k

o

i= =

δM UU k

o

i= =

δ

M UU

NN

o

i= =

−2

1 1δ

δM U

UNN

o

i= =

−2

1 1δ

δ


k f LRS

o=

2 1k f LRS

o=

2 1

( )k NNlim = −

1

2

21 δ( )k N

Nlim = −

1

2

21 δ


DCM (DCM (IIoo < I< Ioolimlim))

k f LRS

o=

2 1k f LRS

o=

2 1

M UU k

o

i= =

δM UU k

o

i= =

δ

M UU

NN

o

i= =

−2

1 1δ

δM U

UNN

o

i= =

−2

1 1δ

δ


Modo di utilizzoModo di utilizzo

–– si sfrutta l’intera escursione del si sfrutta l’intera escursione del flusso (flusso (∆Φ∆Φ = B= Bsatsat S) e quindi il S) e quindi il nucleo risulta più piccolonucleo risulta più piccolo

–– si ottengono migliori si ottengono migliori caratteristiche dinamichecaratteristiche dinamiche

Il convertitore flyback si usa Il convertitore flyback si usa normalmente in DCM perchè:normalmente in DCM perchè:

Modo di utilizzoModo di utilizzo

Tasso di utilizzo di un Tasso di utilizzo di un convertitore Flyback (iconvertitore Flyback (iLL = I= ILL))


( )PP

oS

= − ≤δ δ1 14( )P

PoS

= − ≤δ δ1 14 (CCM)(CCM)


( )PP

oS

= − ≤δ δ1 14( )P

PoS

= − ≤δ δ1 14

( )PP

oS

=−

≤δ δ1

218

( )PP

oS

=−

≤δ δ1

218

(CCM)(CCM)

(limite CCM (limite CCM -- DCM)DCM)

( )PP

oS

= − ≤δ δ1 14( )P

PoS

= − ≤δ δ1 14

( )PP

oS

=−

≤δ δ1

218

( )PP

oS

=−

≤δ δ1

218

(CCM)(CCM)

(limite CCM (limite CCM -- DCM)DCM)

Poichè il tasso di utilizzo è basso il Poichè il tasso di utilizzo è basso il convertitore si usa a bassa potenzaconvertitore si usa a bassa potenza


Funzionamento discontinuo (DCM)Funzionamento discontinuo (DCM)

Correnti a primario e a secondarioCorrenti a primario e a secondarioFunzionamento discontinuo (DCM)Funzionamento discontinuo (DCM)

Correnti a primario e a secondarioCorrenti a primario e a secondario

TSTTSS

tonttonon

ttoffoff

ttt

tt

ii11

i2ii22

II11maxmax

ttrr

Funzionamento discontinuo (DCM)Funzionamento discontinuo (DCM)


TSTTSS

tonttonon

ttoffoff

ttt

tt

ii11

i2ii22

II11maxmax

ttrr

I UL

tion1

1max

=I UL

tion1

1max

=

I NN

I21

21max max

=I NN

I21

21max max

=


TSTTSS

tonttonon

ttoffoff

ttt

tt

ii11

i2ii22

II11maxmax

ttrr

I UL

tion1

1max

=I UL

tion1

1max

=

I NN

I21

21max max

=I NN

I21

21max max

=

I UL

tion1

1max

=I UL

tion1

1max

=

tt NNNN

LL11IIUUrr

oo== 22

11

11maxmax


TSTTSS

tonttonon

ttoffoff

ttt

tt

ii11

i2ii22

II11maxmax

ttrr

Progetto di un convertitore Flyback Progetto di un convertitore Flyback multimulti--uscitauscita

++

--uuo1o1

SS

UUii++

--LL

iio1o1DD11

++

--uuoNoN

DDNN

CC11

CCNN

iioNoN

NNpp

NN11

NNNN


Ogni uscita richiede Ogni uscita richiede un solo diodo e un solo diodo e condensatorecondensatore


++

--uuo1o1

SS

UUii++

--LL

iio1o1DD11

++

--uuoNoN

DDNN

CC11

CCNN

iioNoN

NNpp

NN11

NNNN

Le uscite sono bene Le uscite sono bene accoppiateaccoppiate


Ogni uscita richiede Ogni uscita richiede un solo diodo e un solo diodo e condensatorecondensatore

++

--uuo1o1

SS

UUii++

--LL

iio1o1DD11

++

--uuoNoN

DDNN

CC11

CCNN

iioNoN

NNpp

NN11

NNNN

Applicazione:Applicazione:

Alimentatore per scheda di Alimentatore per scheda di controllo e driver di un inverter per controllo e driver di un inverter per

azionamentoazionamento


Convertitore Flyback multiConvertitore Flyback multi--uscitauscita

Specifiche di progetto Specifiche di progetto

Potenza di uscita totale ..............=18WPotenza di uscita totale ..............=18W

Frequenza di commutazione ......=50kHzFrequenza di commutazione ......=50kHz

Tensione continua d’ingresso ...=180Tensione continua d’ingresso ...=180--710V710V

UU0101-- UU0303 = +15 V= +15 V 1313--2525UU0404 = +15 V= +15 V 4444--8383UU0505 = +5 V= +5 V 100100--350350UU0606 = +15 V= +15 V 150150--400400UU0707 = = --15 V15 V 8080--280280UU0808 = +24 V= +24 V 00--100100UU0909 = +15 V= +15 V 5050UU1010 = +15 V= +15 V 1.71.7

TensioniTensionidi uscita [V]di uscita [V]

AssorbimentoAssorbimento(min(min--max) [mA]max) [mA]

Specifiche per le singole usciteSpecifiche per le singole uscite

Analisi del convertitore flyback Analisi del convertitore flyback multimulti--uscitauscita

Riportando tutti i parametri a primario si Riportando tutti i parametri a primario si possono utilizzare le relazioni del possono utilizzare le relazioni del convertitore buckconvertitore buck--boostboost

++

--uuopop

SS

UUii++

--LL

iiopopDD

CCppRRopop

++

--uuopop

SS

UUii++

--LL

iiopopDD

CCppRRopop

nnNNNNjj

jj

pp==

Analisi del convertitore multiAnalisi del convertitore multi--uscitauscita


++

--uuopop

SS

UUii++

--LL

iiopopDD

CCppRRopop

nnNNNNjj

jj

pp== uu

uunnopopojoj

jj==

nnNNNNjj

jj

pp== i n iop j oj

j

N=

=∑

1i n iop j oj

j

N=

=∑

1


++

--uuopop

SS

UUii++

--LL

iiopopDD

CCppRRopop

uuuunnopopojoj

jj==

nnNNNNjj

jj

pp==

RGop

op=

1RGop

op=

1

i n iop j ojj

N=

=∑

1i n iop j oj

j

N=

=∑

1


++

--uuopop

SS

UUii++

--LL

iiopopDD

CCppRRopop

uuuunnopopojoj

jj==

nnNNNNjj

jj

pp==

G G nop oj jj

N=

=∑ 2

1G G nop oj j

j

N=

=∑ 2

1R

Gopop

=1R

Gopop

=1


++

--uuopop

SS

UUii++

--LL

iiopopDD

CCppRRopop

i n iop j ojj

N=

=∑

1i n iop j oj

j

N=

=∑

1uu

uunnopopojoj

jj==

C C np j jj

N=

=∑ 2

1C C np j j

j

N=

=∑ 2

1

nnNNNNjj

jj

pp==

G G nop oj jj

N=

=∑ 2

1G G nop oj j

j

N=

=∑ 2

1R

Gopop

=1R

Gopop

=1


++

--uuopop

SS

UUii++

--LL

iiopopDD

CCppRRopop

i n iop j ojj

N=

=∑

1i n iop j oj

j

N=

=∑

1uu

uunnopopojoj

jj==

Dimensionamento della parte di potenzaDimensionamento della parte di potenza1) Calcolo dei rapporti spire1) Calcolo dei rapporti spire

Ipotesi:Ipotesi: funzionamento CCM alla corrente funzionamento CCM alla corrente nominale nominale (I(Ioolimlim = 40% I= 40% Ioonomnom))

1) Calcolo dei rapporti spire1) Calcolo dei rapporti spireDimensionamento della parte di potenzaDimensionamento della parte di potenza

Motivo:Motivo: limitare inferiormente tlimitare inferiormente tononminmin (2 (2 µµs)s)

1) Calcolo dei rapporti spire1) Calcolo dei rapporti spireIpotesi:Ipotesi: funzionamento CCM alla corrente funzionamento CCM alla corrente

nominale nominale (I(Ioolimlim = 40% I= 40% Ioonomnom))

Dimensionamento della parte di potenzaDimensionamento della parte di potenza

MUU

op

imin

min

minmax

= =−δ

δ1M

UU

op

imin

min

minmax

= =−δ

δ1Rapporti diRapporti diconversioneconversione

MUU

op

imax

max

maxmin

= =−δ

δ1M

UU

op

imax

max

maxmin

= =−δ

δ1

Ipotesi:Ipotesi: funzionamento CCM alla corrente funzionamento CCM alla corrente nominalenominale

1) Calcolo dei rapporti spire1) Calcolo dei rapporti spire

Motivo:Motivo: limitare inferiormente tlimitare inferiormente tononminmin


MUU

op

imin

min

minmax

= =−δ

δ1M

UU

op

imin

min

minmax

= =−δ

δ1Rapporti diRapporti diconversioneconversione

MUU

op

imax

max

maxmin

= =−δ

δ1M

UU

op

imax

max

maxmin

= =−δ

δ1δδminmin e e δδmaxmax dipendono dalla scelta di Udipendono dalla scelta di Uopop

Ipotesi:Ipotesi: funzionamento CCM alla corrente funzionamento CCM alla corrente nominalenominale


Motivo:Motivo: limitare inferiormente tlimitare inferiormente tononminmin


•• la tensione massima dell’interruttorela tensione massima dell’interruttore

•• il minimo til minimo tonon dell’interruttoredell’interruttore

Il valore della tensione di carico riportata Il valore della tensione di carico riportata a primario (Ua primario (Uopop) si determina in modo da ) si determina in modo da limitare a valori opportuni:limitare a valori opportuni:


U U Us i opmax max= +U U Us i opmax max= +

Tensione massima dell’interruttoreTensione massima dell’interruttore


δminmax

max

= −1UU

i

Sδmin

max

max

= −1UU

i

S


Tensione massima dell’interruttoreTensione massima dell’interruttore


Minimo tMinimo tonon dell’interruttoredell’interruttore

t Ton Smin min= δt Ton Smin min= δ


TTSS = 20 = 20 µµss


NOTA:NOTA: Se al diminuire della corrente di carico Se al diminuire della corrente di carico il convertitore entrasse in funzionamento il convertitore entrasse in funzionamento intermittente si causerebbe una ulteriore intermittente si causerebbe una ulteriore diminuzione del dutydiminuzione del duty--cycle. Per evitare ciò si cycle. Per evitare ciò si tende ad evitare il DCM.tende ad evitare il DCM.

Minimo tMinimo tonon dell’interruttoredell’interruttore


t Ton Smin min= δt Ton Smin min= δ TTSS = 20 = 20 µµss


δmin .= 0 1δmin .= 0 1Posto:Posto:


δmin .= 0 1δmin .= 0 1 t sonmin = 2µt sonmin = 2µPosto:Posto:


δmin .= 0 1δmin .= 0 1 t sonmin = 2µt sonmin = 2µ

U Vop ≈ 80U Vop ≈ 80

Posto:Posto:


δmin .= 0 1δmin .= 0 1 t sonmin = 2µt sonmin = 2µ

U Vop ≈ 80U Vop ≈ 80

nUU j Nj

op

oj= = ÷, 1n

UU j Nj

op

oj= = ÷, 1

Posto:Posto:


2) Calcolo dell’induttanza L (a primario)2) Calcolo dell’induttanza L (a primario)Dimensionamento della parte di potenzaDimensionamento della parte di potenza

((αα = frazione della potenza d’uscita cui = frazione della potenza d’uscita cui corrisponde il funzionamento limite tra corrisponde il funzionamento limite tra CCM e DCM)CCM e DCM)

α = 0 4.α = 0 4.Si assume:Si assume:2) Calcolo dell’induttanza L (a primario)2) Calcolo dell’induttanza L (a primario)Dimensionamento della parte di potenzaDimensionamento della parte di potenza

Ciò garantisce un funzionamento CCM anche Ciò garantisce un funzionamento CCM anche alla minima potenza di uscita, evitando ulteriori alla minima potenza di uscita, evitando ulteriori riduzioni del dutyriduzioni del duty--cycle.cycle.

Si assume:Si assume:2) Calcolo dell’induttanza L (a primario)2) Calcolo dell’induttanza L (a primario)

α = 0 4.α = 0 4.((αα = frazione della potenza d’uscita cui = frazione della potenza d’uscita cui corrisponde il funzionamento limite tra corrisponde il funzionamento limite tra CCM e DCM)CCM e DCM)


L deve essere dimensionata per garantire CCM L deve essere dimensionata per garantire CCM in ogni condizionein ogni condizione

2) Calcolo dell’induttanza L (a primario)2) Calcolo dell’induttanza L (a primario)

( )k

Mcrit =

+

11 2( )

kM

crit =+

11 2




k LfRcrit

S

op=

2

max

k LfRcrit

S

op=

2

max( )k

Mcrit =

+

11 2( )

kM

crit =+

11 2




RR

opopn

maxom=

αR

Rop

opnmax

om=α

k LfRcrit

S

op=

2

max

k LfRcrit

S

op=

2

max( )k

Mcrit =

+

11 2( )

kM

crit =+

11 2


RR

opopn

maxom=

αR

Rop

opnmax

om=α

( )L

R

f Mopn

S=

+⋅om

min2 11

2 α( )L

R

f Mopn

S=

+⋅om

min2 11

2 α

k LfRcrit

S

op=

2

max

k LfRcrit

S

op=

2

max( )k

Mcrit =

+

11 2( )

kM

crit =+

11 2


2) Calcolo dell’induttanza L (a primario)2) Calcolo dell’induttanza L (a primario)Dimensionamento della parte di potenzaDimensionamento della parte di potenza

3) Calcolo degli stress di corrente e 3) Calcolo degli stress di corrente e tensione dell’interruttoretensione dell’interruttore


( )( )

I I i I Mk M

s LL

opmax= + = + +

+

∆2

1 1 11 2( )

( )I I i I M

k Ms L

Lopmax

= + = + ++

∆2

1 1 11 2



II AAUU VV

ss

ss

maxmax

maxmax

..==

==

00 5959790790


( )( )

I I i I Mk M

s LL

opmax= + = + +

+

∆2

1 1 11 2( )

( )I I i I M

k Ms L

Lopmax

= + = + ++

∆2

1 1 11 2



4) Dimensionamento del mutuo induttore4) Dimensionamento del mutuo induttoreDimensionamento della parte di potenzaDimensionamento della parte di potenza

Nucleo in ferrite: ETD 34x17x11Nucleo in ferrite: ETD 34x17x11Sezione del nucleo: ASezione del nucleo: Aee = 92 mm= 92 mm22


Posto: BPosto: Bmaxmax = 200 mT= 200 mT

Nucleo in ferrite: ETD 34x17x11Nucleo in ferrite: ETD 34x17x11

4) Dimensionamento del mutuo induttore4) Dimensionamento del mutuo induttore

Sezione del nucleo: ASezione del nucleo: Aee = 92 mm= 92 mm22


NLI

B Aps

e= max

maxN

LIB Ap

s

e= max

max

Posto: BPosto: Bmaxmax = 200 mT= 200 mT

Nucleo in ferrite: ETD 34x17x11Nucleo in ferrite: ETD 34x17x11

4) Dimensionamento del mutuo induttore4) Dimensionamento del mutuo induttore

Sezione del nucleo: ASezione del nucleo: Aee = 92 mm= 92 mm22


Nota: Nota: è necessario un traferro (air gap) è necessario un traferro (air gap) per evitare la saturazione del per evitare la saturazione del nucleo e accumulare energianucleo e accumulare energia


E LIL L= 12

2max

E LIL L= 12

2max

Nota: Nota: è necessario un traferro (air gap) è necessario un traferro (air gap) per evitare la saturazione del per evitare la saturazione del nucleo e accumulare energianucleo e accumulare energia


Trascurando la riluttanza del nucleo Trascurando la riluttanza del nucleo rispetto a quella del traferro si trova:rispetto a quella del traferro si trova:


λµ

te pA NL

= 02

2λ

µt

e pA NL

= 02

2

λλ tt = lunghezza del traferro da realizzare = lunghezza del traferro da realizzare su ciascuna colonna del nucleosu ciascuna colonna del nucleo

Trascurando la riluttanza del nucleo Trascurando la riluttanza del nucleo rispetto a quella del traferro si trova:rispetto a quella del traferro si trova:


5) Calcolo delle capacità di uscita5) Calcolo delle capacità di uscitaDimensionamento della parte di potenzaDimensionamento della parte di potenza

Ondulazione (ripple statico):Ondulazione (ripple statico):5) Calcolo delle capacità di uscita5) Calcolo delle capacità di uscita

iiCjCj

tt--IIojoj∆∆QQjj

ttonon

ttoffoff


CI

U fjoj

oj S= ⋅

∆δmaxC

IU fj

oj

oj S= ⋅

∆δmax

Ondulazione (ripple statico):Ondulazione (ripple statico):5) Calcolo delle capacità di uscita5) Calcolo delle capacità di uscita

iiCjCj

tt--IIojoj∆∆QQjj

ttonon

ttoffoff


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