השראות דליפה: הטפיל שלא ייעלם בהחלפת רובוטריקים

מאיפה זה בא

לשטף של פיתול יש שני חלקים: השטף ההדדי שמקשר בין שתי הפיתולים (זה עושה את העבודה השימושית), ושטף הדליפה שמקשר רק פיתול אחד. שטף הדליפה מופיע במעגל בתור השראות סדרה, L_lk , על הפיתול המושפע. אתה לא יכול לחסל אותו - רק לכווץ אותו. על פי Analog Devices, שנאים מעשיים ל-flyback מציגים דליפה של כ- 1-2% מההשראות הראשונית; Power Monolithic מציין טווח טיפוסי של 1-5% . גיאומטריית מתפתל היא המנוף העיקרי: סנדוויץ' או סלילה דו-פילרית (השזירה של פניות ראשוניות ומשניות) מושכת את הדליפה כלפי מטה, אך היא לעולם לא מגיעה לאפס.

למה למהנדסים אכפת

בממיר flyback, כאשר המתג נכבה, האנרגיה הממגנטת עוברת למשנית ומזינה את העומס. אבל האנרגיה שנאגרה בשראות הדליפה,

E_lk = ½ · L_lk · I_pk²

אין לאן ללכת. הוא זורק לתוך צומת המתג ומייצר ספייק מתח חד (בערך V = L_lk · di/dt). ללא שליטה, MOSFET של 100 וולט יכול לראות 150 וולט בעת כיבוי וכשל. המעצבים מאלפים אותו עם מהדק RCD או RC סנובר שסופג את אנרגיית הדליפה בכל מחזור. דליפה גם מכסה את היעילות, ובממירי תהודה של LLC, קובעת את השראות התהודה. שתי אזהרות: למדוד את L_lk על אב הטיפוס בפועל בתדר המיתוג (כלל האצבע של 1%-מ-Lm אינו תחליף), ולהוריד את הנגד הסנובר ב-~ 1/3 - המהדק נושא גם חלק מזרם הכניסה, לא רק את אנרגיית הדליפה.

דוגמה קונקרטית

בשלב החזרת מטען טלפון, דליפת השנאי גורמת לצלצולים בצד הראשי בכל כיבוי. מהדק RCD מצמיד את הניקוז לרמה בטוחה בעוד שהשנאי המפותל בסנדוויץ' שומר על L_lk עד ~1-2%, ומגביל אובדן מהדק. כדי למדוד אותו: קצר את המשני וקרא את השראות הראשונית במד LCR - השאר הוא L_lk.

תפיסה מוטעית נפוצה ועובדה מהנה

"צימוד הדוק יותר הוא תמיד טוב יותר." לא בדיוק: בעיצובי תהודה של LLC משתמשים בדליפה מוגדרת בכוונה בתור משרן התהודה בסדרה, כך שדליפה קטנה מדי שוברת את העיצוב. כמו כן, השראות דליפה אינה כשלעצמה הפסד - רק האנרגיה האצורה בה בכל מחזור מתבזבזת במהדק.

תקנים

השראות דליפה היא פרמטר ביצועים , לא בטיחותי. אבל עבור שנאי מיתוג מבודדים בטיחותי, אסור לו להתפשר על הבידוד ששומר על בטיחות המשתמש. IEC 61558-2-16 - "בטיחות יחידות אספקת חשמל במצב מתג ושנאים עבור יחידות אספקת חשמל במצב מתג" - הוא החלק הרלוונטי במשפחת IEC 61558 עבור תדרי הפעלה פנימיים מעל 500 הרץ עד 100 מגה-הרץ (טווח SMPS), והוא מכסה את מערכת הבידוד, הבידוד והסילוק הראשי. IEC 61558-1 מספק את מסגרת הבטיחות הכללית. עבור ציוד IT/AV, IEC 62368-1 מיושם לעתים קרובות יותר; שני התקנים משלימים.