Inductores de potencia para fuente conmutada (proveedor ??)

[planeta9999]

 
Hoy recibí los inductores SMD para la fuente conmutada con el XL4015 (y creo que también se puede usar con el XL4016). Aunque ya sabía el tamaño que tiene, me sigue llamando la atención.

En la foto, a la izquierda, la THT toroidal que compré hace tiempo a los chinos de Magtop, el datasheet es muy escueto y solo indica "Rated Current 5A". A la derecha, la SMD de CaracolTech, esta según el datasheet tiene una I.Sat de 9.5A y una I.rms de 6.5A.

No entiendo como es posible, que la bobina SMD, que es bastante más pequeña que la toroidal, tenga unas cifras de corriente soportada mayores.

[Picuino]

Si abres el inductor SMD para ver sus dimensiones (cobre y ferrita) te calculo sus constantes y lo intento explicar.

Saludos.

[planeta9999]

 

Lo miraré, pero se ve algo muy compacto, no se si lo podré romper para acceder al interior. ¿ Que datos necesitas saber ?, y se lo pregunto al chino, a ver si me los da.

 

[Picuino]

Grosor del hilo y número de vueltas.
Forma de la ferrita (sección del camino magnético y entrehierro)

[planeta9999]

 

ok, ya se lo he pedido al chino, a ver si me lo da.
Lo he traducido así, no se si lo del camino magnético tiene una traducción literal o hay algún término técnico en inglés:

Wire thickness and number of turns.
Ferrite shape (section of the magnetic path and air gap)

[planeta9999]

 

Esto es lo que me ha respondido el chino sobre la bobina, que por cierto al final no es de I.sat 9.5A Irms 6.5A, sino de Isat 8A Irms 5A.  El chino de las narices, o me ha engañado o me ha mareado de mala manera.

The coil inside is 0.25*2.6*40.5.    0.25mm is the copper wire diameter,  2.6 mm is the inner diameter of this coil, 40.5 Turns.                       

Ferrite shape (section of the magnetic path and air gap)---It's not tested in our product. FYI. This fee is super high. FYI.

[Picuino]

Intentaré hacer algo con eso.

[Picuino]

El toroide parece estar infrautilizado, creo que tiene una corriente de saturación mayor.
Me sale una inducción menor de 0.3 Tesla, que es poco para polvo de hierro.

En el caso de la ferrita cuadrada, me sale un valor de 1.8 Teslas de inducción, que es muy excesivo para ferrita (suelen tener valores máximos de 0.2 o 0.3 Tesla)

De manera que a mí también me extraña.

Otro punto que no me cuadra es el diámetro de 0.25mm del cobre que se supone que soporta 5Arms. (100A/mm2)
es diez veces mayor de lo normal.

Saludos.

[KILLERJC]

Uno podria pensar que es por los chinos, pero lo raro es que hay datasheets de fabricantes "serios" con esos valores y tamaños similares.

[Picuino]

Los inductores smd de Bourns solo llegan a la mitad de corriente.
De todas formas me estoy imaginando la forma de la ferrita, lo mejor sería poder ver el datasheet o medirla.

Cuando pueda publico los cálculos.

Saludos.

[planeta9999]

 

ok, gracias.
A mi todo lo que comentas de datos técnicos, me suena a chino, pero siempre es bueno aprender algo nuevo. En el datasheet no hay más dibujos, solo el que he posteado antes, de las dimensiones exteriores.

[Picuino]

Un inductor puede almacenar una energía limitada:

  E = 0.5 * I^2 * L

Esta energía se almacena en el campo magnético. Cuanto mayor es el volumen del entrehierro (pequeño gap de aire que corta el camino magnético), más energía puede almacenar.
La energía está limitada también por el máximo campo magnético, medido en Teslas. La ferrita no suele aceptar más de 0.3 Tesla y el polvo de hierro no suele aceptar más de 1 Tesla.
Estos dos parámetros indican cuánta energía puede almacenar una bobina (que se traduce en corriente e inductancia), por eso necesito saber la forma de la ferrita y sus dimensiones.

En el caso de los toroides no existe entrehierro visible porque está disperso en muchos pequeños espacios. Los colores amarillo-blanco indican que el entrehierro equivalente será de 1.33% de la longitud del camino magnético. En el caso de tu toroide el camino magnético tiene 42mm y un entrehierro equivalente de 0.56 mm de longitud. El área del camino magnético es de 35.8mm2 y el volumen del entrehierro equivalente es de 20mm3.
El campo magnético de saturación puede ser de unos 0.6 Tesla (no conviene forzar) y eso da una energía de:

    E = B² · V_entrehierro / (2 · μ₀) = 0.7² · 20·10^-9 / (2 · 1.2566·10^-6) = 2.9 mili Julios

Traducido a inductancia y a corriente:

   E = I² · L / 2 = 11² * 47uH / 2 = 2.8 mili Julios

A mi me sale que el inductor de toroide aguanta 11 amperios.

Las medidas del toroide las he sacado de aquí: http://www.acalbfi.com/nl/Magnetic-components/Cores/Iron-Powder/p/Iron-powder-toroidal-core-for-power-applications/0000000C1T

Saludos.

[planeta9999]

 

Interesante, gracias Picuino. Ya me parecía raro que una bobina tan enorme como la toroidal solo aguantara 5 Amperios, y que la SMD fuera tan pequeña en comparación, para el mismo amperaje.

Voy a montar las SMD en las pantallas Led que usan el XL4015, y para las otras pantallas led que llevan el triple de leds, pondré el XL4016 y la toroidal u otras bobinas SMD que ya he pedido que aguantan 10 y 12A. Y por si hay picos de consumo, pondré un supercondensador de 1F en los 5V.

Estas son las SMD de 10A y 12A que me han ofrecido, bastante más grandes que las que compré.

Por cierto, tinypic sigue fallando más que una escopeta de feria, desde hace tiempo no hay manera de subir fotos, mucho me temo que lleva camino de desaparecer o de convertirse en servicio de pago, yo ahora subo las fotos a Imgur.

[Picuino]

Ten en cuenta que puedo equivocarme con el tamaño del toroide (he visto tamaños contradictorios entre tu datasheet y el datasheet del núcleo toroidal).

En cuanto al tamaño de la ferrita, solo he tenido en cuenta el dato del chino de 2.6mm de diámetro de la bobina, que he tomado como diámetro de la ferrita. Puede ser diferente.

Lo mejor es realizar una prueba y sales de dudas.

Saludos.

P.D. Los supercondensadores no sirven para eso. Tienen una resistencia en serie equivalente de decenas de Ohmios (50 ohmios o más) y no valen para soportar picos de consumo. Sirven por ejemplo para sustituir a una pila botón en un reloj.

[planeta9999]

P.D. Los supercondensadores no sirven para eso. Tienen una resistencia en serie equivalente de decenas de Ohmios (50 ohmios o más) y no valen para soportar picos de consumo. Sirven por ejemplo para sustituir a una pila botón en un reloj.

Es algo que se comentó en el foro hace tiempo, y todavía no lo tengo muy claro.

¿ Osea que un supercondensador, no puede ejercer las mismas funciones que un condensador electrolítico convencional ?, por ejemplo funciones de filtrado en una fuente de alimentación.

En mi PCB, por si acaso, también se pueden montar hasta 4 electrolíticos de 2200uF en los 3.3v que alimentan el microcontrolador, para evitar reseteos, y uno de 2200uF en los 5v que alimentan los paneles led, tensión que pasa también a un LD1117 para dar los 3.3v al micro.

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Buscando por Google, me encuentro con estas aplicaciones de los supercondensadores. No me cuadra con lo que comentas, porque si se usan como fuente de energía para el arranque de grandes motores eléctricos, ahí hay un requerimiento alto de corriente en un corto lapso de tiempo. También parece que se usan para amortiguar picos de consumo y para filtrar fuentes de alimentación.

Aplicaciones

Sus características lo hacen muy útil para las siguientes aplicaciones:

1- Apoyo energético:
   1.1 Suavizado de la energía. Cubrir picos de demanda sin sobrecargar la red eléctrica.
   1.2 Cubrir interrupciones de suministro de poca duración.
   1.3 Estabilizador de la tensión suministrada por los paneles solares fotovoltaicos.
2- Dispositivos de carga momentánea.
3- Como fuente de energía para el arranque de grandes motores de tanques de guerra y submarinos.
4- Camiones diesel y en locomotoras, funcionando además como freno regenerativo.


Edito para añadir esta parte del datasheet de supercondensador de 1F que tengo pedido. Entiendo que la resistencia interna es la ESR, según este documento 10 ohm a 1Khz. ¿ No me sirve para amortiguar picos de consumo a la salida de una fuente de alimentación con el XL4015/4016 ?, ¿ Va a ejercer mejor esas funciones un electrolítico convencional de 2200uF/6600uF que un supercondensador de 1F/4F ?.