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2016年10月8日土曜日

パルストランスって

どうもーKKTです。
片付けに飽きてしまい、片付きません。困りました。
なかたくんもスイッチが入ったように急にノリノリで記事を書くようになってびっくりですね。
あと最近気付きましたが、スマートヒョンから見ると白文字も見えちゃいますね。

今回はパルストランスについての記事です。賢そうな記事ですね。
パルストランスといってもLAN用のだったり、サイリスタをドライブするものだったり色々ありますが、今回はパワエレでは馴染みが深いいわゆるGDT(ゲートドライブトランス)について少し実験してみたので書きます。
GDTの設計についてググってみるといくつか情報が出てきます。しかし、私達が通常入手するトランスだったりコアというのは正体が分からなかったり(=ジャンク)するので、そのへんも踏まえて「なんとなーく」使えるくらいのものを設計しようと思います。

まず仕様を決めましょう。負荷はIGBTとかを考えます。
入力電圧(Vin):15V
出力電圧(Vout):15V
最低周波数(fsw):50kHz
最大デューティ比:50%
コア断面積(Ae):36m㎡
みたいな感じにします。どれも自分で決めるか、コアを見ればわかる数値です。
Aeは磁束が通る部分の断面積です。EEコアなら下の図のように測るのだと思います。
赤い分の面積を測れば良いと思います。TDKとかのカタログを見るとコアによって微妙違うようですが、赤い部分で面積が大きすぎることはまず無さそうだったのでよしとします。違ってたらすいません。トロイダルは普通に切った時の断面の面積で良いと思います。僕はitendoのEE25のコアを使ってみることにします。実測6mm×6mmだったので36としました。TDKのカタログではEE25は実効断面積40m㎡となっていました。

上の条件から、1次側の巻数Npを求めます。一般的な計算式は以下の通りです。tonは信号のON時間です。
あまりこの式を深く理解しているわけではないのですが、右辺の値が左辺より小さければ(=でなくて>=にしたらよかったかも)であれば問題なく伝送できるということを示していると思います。
右辺の分子はトランスのパラーメータの1つであるET積と呼ばれるもので、トランスの伝送できるパルス幅と電圧の積です。巻数がこれに比例しているので、つまりET積が大きくなればなるほど巻数も増やさなければならないのですね。ET積を超えてしまうとコアが飽和してしまい、正常に電力を伝送できなくなります。コアを大きくする(=断面積を増やす)と巻数も少なくて済みます。一方「飽和電流」はコアの断面積に依存しない値を取ります。ET積が変化して、巻数を増やしたとしてもインダクタンスも増え、その分電流上昇率もゆるやかになるので結局飽和電流は超えないということなんでしょうか。
⊿Bは、飽和磁束密度から残留磁束密度を引いたものです。これはコアを見てるだけじゃどうしようもないので、一般的な値から少しマージンを見て200mTとします。小さく見ておけば設計したET積の信号を入れてもコアが飽和する心配はよっぽどのことがない限り要りません(と思ってた。)。巻数がどうしても多くなってしまう時は300mTくらいでも良いかもしれません(?)。

で、コアで伝送できる電力というのも考えなれけばならないんのですがEE25の大きさならIGBTのゲートドライブならまず電力オーバにはならないだろうということで、無視します。

ということで、Vin=15 ton=10 Ae=36 ⊿B=200 を代入してエクセルさんに放り込むとNp=20.8という答えが得られました。端数は切り上げて21回巻きとしましょう。

トランスを巻いていきます。
21回巻きました。通常はバイファイラ巻きとかサンドイッチ巻きとかで他の巻線も巻いていくのですが、今回はまずコアの特性評価のため1巻線だけ巻いて計測してみます。

コアを通してセロハンテープで止めました。ちゃんと止めよう!

取り敢えずこの状態でパルスを入力して設計値でコアが飽和してないか確かめます。結果↓
ん?

うーん飽和してるように見えますね。
横軸の点線が設計値の10usになっていまして、電源は15Vなのでそれに到達する前に直線から少し外れて飽和してるように見えます。おかしいなぁ~?

計測方法が悪いのか設計方法が悪いのかすら微妙ですが、設計が悪かったとすると⊿Bが200mTもなかったことになります。コアがあんまり良質じゃないのかな…?まぁ追加で少し巻けば良いのだけれど。
とは言えまだもう少し見直さなければならない部分もあるので取り敢えず続きは次の記事で。




おまけ


Web拍手反応

>たのC記事
工作記事じゃない記事もPV数は工作記事とあんま変わんなかったりするからよくわかんない。


こんなん笑うやろ

>クワッ氏は誰がモデルなんですか?
そもそものAAをあまりよく知らないのですけど、Twitter上で某氏みたいにして遊んでたのが始まりだったと思います。身内ネタからの派生ですね。一応なかたくんの記事では僕(KKT)ということになっているようです。

>おずしさんは実在する人間なんでしょうか...
いますよ

>私の部屋を掃除するのも手伝って欲しいです(17歳 女性)
除草から始めないとダメそう

>ちんこ捨てたって言われそうな記事ですね
使わないかどうかはまだわからないかもしれないだろ!

>なかみです
なかたくん派生型多いけどどれも記事書か無さそう

>チャペルココナッツ
ラブリー(誤用)なホテルの名前なんですけどこれも身内ネタですね

>なかたですけど何かひとことありませんか?
定期的に記事書くってマジ?

>ムスビといえばはだしのゲンですか?
小学校の時教室に置いてあって全巻読んだ気がするけどだいぶ内容忘れちゃった…。グギギ…

>すてないで
捨てなかった結果wwwwwwwwwwwwwwwwwwww(画像なし)→
足の踏み場が無いのだが?

>ククティ
>ワーイ!
>っ
わからへん…

それでは、今日はこの辺で。

http://clap.webclap.com/clap.php?id=fellabo

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