без нагрузки), то сердечник насыщен на 10%. Аналогично, проницаемость насыщенного на 30% сердечника составит 70% от начальной величины.

Использование обоих семейств кривых позволит без труда определить требуемое количество витков для заданного объёма накапливаемой энергии и изменение индуктивности дросселя, возникающее как следствие изменения рабочего тока.

Воспользуемся этими графиками для определения параметров дросселя, имеющего индуктивность 30 мкГн при токе подмагничивания 10А. При этих условиях накапливаемая дросселем энергия составит 1500 мкДж. Из таблицы в верхней части Рисунка 5 следует, что кольцо Т106 способно накопить 1500 мкДж при намотке в один слой и допустимом нагреве 25 C°. Кривая для кольца Т106 показывает, для этого потребуется около 250 ампер-витков. Так как величина тока в обмотке составляет 10А, число витков принимаем равным 25. Далее, кривая в нижней части рисунка показывает, что для накопления 1500 мкДж кольцо Т106 должно будет работать при степени насыщения 49%. Это означает, что при небольшом токе индуктивность дросселя будет достигать 59 мкГн. Из таблицы диаметров для однослойной намотки получаем подходящий диаметр провода, равный 1.29мм.

Энергия постоянного тона в сердечнике - /* Lt (мкДж)

Энергии постоянного тока - "Л и- {мкДж) Рисунок 6. Зависимость значения ампер-витков от энергии постоянного тока для материала -8

B.:6.-C

Если рассматривать в качестве материала сердечника смесь -8, с помощью таблицы на Рисунке 6 приходим к выводу, что в этом случае также подходит кольцо Т106. Для этого потребуется 270 ампер-витков, или 27 витков провода 1.29 мм. Анализируя семейство кривых для смеси -8, получаем, что кольцо Т106-8 будет функционировать при степени насыщения всего 10%. Это означает, что при малых токах индуктивность дросселя увеличится всего на 3 мкГн, т.е. смесь -8 имеет значительно меньшую нелинейность магнитной проницаемости.

Дроссели со связанными обмотками обычно используют на выходе преобразователей с несколькими выходными напряжениями для улучшения характеристики регулирования. В этом случае также могут быть использованы кривые зависимости накапливаемой энергии. Типичная ситуация показана ниже:

Для нормальной работы дросселя со связанными обмотками необходимо, чтобы отношения витков обмоток трансформатора и дросселя были одинаковыми:

NA NB Nc

Если рассматривать амепр-витки обмоток N2 и N3 так, как будто они все включены в N1, то данный дроссель можно рассматривать как однообмоточный:

тшплта-5*--

Ix = I1 + I2 - + 1з N3

N1 n

Поскольку все ампер-витки считаются включёнными в обмотку N1, общая накапливаемая дросселем энергия определяется исходя из эквивалентной индуктивности обмотки 1 и эффективного тока Ix:

Полученное количество энергии используется для последующего определения требуемого размера Е-образного или тороидального сердечника. По кривым накапливаемой энергии определяется значение ампер-витков (N1Ix), из которого легко вычисляется количество витков N1. Витки N2 и N3 вычисляются из известных соотношений между обмотками.

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТЕРЬ (мВт/см;)Проницаемость при поит, токи

Рисунок 7. Сравнительные характеристики потерь материалов

В рассмотренных выше примерах переменная составляющая тока в обмотке полагалась достаточно малой и не учитывалась при расчётах. Такой подход значительно упрощает расчёты, однако при возрастании рабочей частоты следует учитывать все составляющие потерь.

Специально для дросселей с высокими частотами пульсаций несколько лет назад были разработаны два новых материала: -18 и -52. На Рисунке 7 приведены сравнительные характеристики различных смесей.

Смесь -52 при такой же, как у материала -26, проницаемости имеет на 40% меньшие потери на частотах выше 100 кГц при той же цене. Смесь -18 имеет более высокую проницаемость, чем -8, такой же уровень потерь и меньшую стоимость.

При разработке дросселей с повышенной переменной составляющей индукции следует учитывать не только возрастающий уровень потерь, но и влияние переменной составляющей на индуктивность. На Рисунке 8 показана зависимость изменения начальной проницаемости различных материалов от амплитудного значения магнитной индукции.

IIIIIII

10205010(120050(11,0002,0005,00010,090

В . - амплитудная магнитная индукция, гаусс (10000 гаусс = 1 Тесла ) рк

Рисунок 8. Зависимость изменения проницаемости материалов от амплитудной магнитной индукции

При повышении уровня постоянной и переменной составляющей их влияние взаимно компенсируется. Этот эффект на примере материала -26 показан на Рисунке 9. В то время как возрастание постоянной составляющей магнитной индукции в сердечнике вызывает уменьшение проницаемости, увеличение переменной составляющей способствует её увеличению. Это означает, что дроссели, работающие при повышенной переменной составляющей, должны иметь меньшее количество витков, чем получается при расчёте, учитывающем только постоянный ток в обмотке.

Возьмём те же исходные данные, что и в предыдущем примере - индуктивность дросселя 30 мкГн, ток в обмотке 10А. На этот раз дроссель будет работать при напряжении 12,7 Вольт на частоте 100 кГц, скважность 50%. Определим характеристики дросселя при использовании кольца Т106 из разных смесей.

В каждом случае количество витков определяется из кривых зависимостей накапливаемой энергии. Поскольку эти зависимости определены при постоянном токе в обмотке, при наличии переменной составляющей результаты будут отличаться.