Con los datos que das, se puede calcular las características de esa bobina de automoción
V primario = 300v
V secundario = 10000 v
Relación de transformación:
n = Vp / Vs
n = 300 / 10000 = 0.03
Inductancia de primario:
L = V · t / I
L = 12v · 0.003s / 15 A = 2.4 mH
Energía almacenada en el transformador:
E = 0.5 · I^2 · L
E = 0.5 · 15·15 · 2.4mH = 0.270 Julios
Corriente media absorbida por el transformador:
I_in = 0.5 · I_max · t_on / (t_on + t_off)
I_in = 0.5 · 15 · 3 / (3 + 5) = 4.5 A
Potencia absorbida por el transformador:
P_in = E / (t_on + t_off)
P_in = 0.27J / 0.005s = 54 vatios
En un transformador Flyback, durante el primer periodo de tiempo (t_on) se almacena en el transformador la energía proveniente del generador que alimenta el primario (en este caso, 12voltios)
En el segundo periodo de tiempo (t_off) se desconecta el transistor y la energía almacenada en el transformador se descarga en el secundario.
El tiempo que tarda en cargar y descargar la energía del transformador depende de la tensión. Cuanto mayor es la tensión, más rápido se descarga la energía.
Por otro lado el tiempo que tarda el transformador en cargar y descargar la energía depende de la energía que puede almacenar. Cuanta más energía almacene el transformador, más lento será.
Este transformador de automoción debe ser mucho mayor que el de Nocturno, que almacena esta energía:
E = 0.5 · I^2 · L = 0.5 · 12·12 · 11uH = 0.000792 Julios = 792 uJ
Mucho menos que los 270 mili Julios de antes.
Por eso, para la misma potencia, el trafo de Nocturno tiene un tiempo de ciclo de sólo 15us (es mucho más rápido) frente al tiempo de ciclo de 5ms de la bobina de automoción.
El problema de los transformadores pequeños es que deben ser mucho más rápidos para conseguir la misma potencia.
Esto hace que los componentes como los diodos o transistores sean más difíciles de encontrar y tengan más estrés por los tiempos de conmutación más rápidos que se necesitan.
La corriente de secundario será:
I_sec = I_pri · n
I_sec = 15A · 0.03 = 450 mA
Esta es la corriente de pico, que poco a poco irá apagándose hasta llegar a cero.
Hasta aquí todo bien, pero hay algo que no cuadra. La fórmula del flyback dice que los tiempos de encendido y apagado dependen de la tensión de primario y de secundario:
Relación de tiempos de encendido y apagado:
t_on · Vin = t_off · Vout · n
Sustituyendo:
3ms · 12v = 2ms · 10000v · 0.03
0.036 = 0.600 ???
Las cantidades no coinciden ¿Por qué?
Bien, en una descarga eléctrica, antes de que comience la resistencia es muy alta. Es necesario aplicar una tensión muy grande para que el arco eléctrico se inicie.
Una vez iniciado el arco eléctrico, el aire o el gas a través del que pasa la chispa se calienta, se ioniza y se vuelve conductor dejando pasar la corriente con mucha facilidad incluso con valores de tensión bajos.
Esto es lo que ocurre por ejemplo con un arco eléctrico de una máquina de soldadura. Su tensión es apenas de 24 voltios, pero una vez que el arco se ha iniciado, puede mantenerse sin dificultad con esa tensión tan baja.
En el caso de una bobina de encendido, esta puede generar un pico de 10000 voltios para que la chispa se inicie. Pero, una vez iniciada, la tensión baja bruscamente mientras se mantiene el arco eléctrico.
Aplicando la fórmula de nuevo, para calcular la tensión real del secundario.
Tensión media del secundario:
3ms · 12v = 2ms · V2 · 0.03
V2_media = 600 v
Que será la tensión media del secundario durante los 2ms que tarda en descargarse la bobina.
La tensión que corresponde al primario será de:
V1_media = 12v + 600·0.03 = 12 + 18 = 30v
Saludos.
P.D. He corregido datos que no estaban bien calculados
