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calcul transformateur flyback



  1. #1
    ptitlu64

    calcul transformateur flyback

    Bonjour,

    j'ai effectué des calculs afin de choisir mon noyau ferrite et de pouvoir réaliser le transfo flyback(ci joint). Je vous joint les documents que j'ai utilisé pour faire ces calculs.

    Tout d'abord selon vous mes calculs sont ils convenables?

    Je trouve comme noyau ferrite un : 43434 ETD34

    J'ai voulu ensuite voir s'il me fallait un entrefer, j'ai trouvé une formule qui donne un résultat, malgré tout je suis sceptique car je connais le seuil à ne pas dépasser (14.148A.T) mais comment savoir si celui sera dépasser?

    Enfin bref, je vous met le résultat que je trouve :

    lg=((u0*L*Imax²)/(Bmax²*Ac))*10^4, le document qui me donne cette formule précise u0=4*pi*10^-7 H/m et Ac en cm².

    Ac=0.987 cm² (je le trouve dans "Design_Application_Notes" )
    L=0.0049 H (calculé dans l'excel)
    u0=4*pi*10^-7 H/m
    Bmax=0.0845 (determiné dans l'excel)
    Imax=0.23A (calculé dans l'excel)

    j'obtiens lg=0.462 mm.

    Voila j'attend votre retour sur ce que j'ai calculé et si selon vous ces corrects.

    Je vous souhaite une bonne soirée

    -----

    Fichiers attachés Fichiers attachés

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  3. #2
    ptitlu64

    Re : calcul transformateur flyback

    Bonjour je ne sais pas si mon calcul est bon mais j'essaye de l'adapter pour d'autres noyaus.

  4. #3
    HULK28

    Re : calcul transformateur flyback

    Bonjour,

    un entrefer est indispensable pour un Flyback, comme je te l'avais déjà expliqué en MP, l'essentiel de l'énergie y étant stockée.
    Pour valider un entrefer il va te falloir une sonde de courant (TEKTRONIX P6021), matériel onéreux mais indispensable pour mette au point une alimentation à découpage.
    Je n'ai pas vérifié tes calculs mais la valeur me semble cohérente.
    @+
    Tout est bien qui finit.

  5. #4
    ptitlu64

    Re : calcul transformateur flyback

    Bonjour HULK,

    et merci pour ce retour, faut il obligatoirement cette marque en sonde de courant?

    Que me permettra t'elle de vérifier?

    cordialement,
    Ptitlu

  6. #5
    HULK28

    Re : calcul transformateur flyback

    A ma connaissance TEKTRO est le seul à proposer ce genre de sonde capable d'une bande passante suffisante et dans un si petit encombrement, d'où le prix.
    Cette sonde te permetta de visualiser le courant AC qui circule dans tes bobinages, transistors avec une très grande précision comme le fait une sonde de tension de scope.
    Sans connaitre l'allure exacte de ton courant tu ne pourras pas mettre au point.
    Il est indispensable que ta boite l'achète, c'est comme ça il faut un minimum de matos.
    La mienne à 25 ans et je m'en sers tous les jours, ce n'est donc pas un investissement inutile.
    Tout est bien qui finit.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    ptitlu64

    Re : calcul transformateur flyback

    tres bien cependant je vais surement me faire refouler si j'en parle maintenant.
    Dans ma tête ma démarche était la suivante :
    calculs/dimensionnement solution théorique
    chiffrage
    Mise au point d'une maquette pour voir si la solution marche et la tester
    validation /oui non

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  10. #7
    HULK28

    Re : calcul transformateur flyback

    Ca ne t'empêche pas de faire une cotation (ajoute le prix de cette sonde dans les NRE), mais pour la mise au point c'est indispensable.
    NRE: Non-Recurring Engineering

    Si ta boite veut se lancer là dedans il devront s'équiper, il n'y a pas que ça à prévoir.
    @+
    Tout est bien qui finit.

  11. #8
    ptitlu64

    Re : calcul transformateur flyback

    Vous m'en aviez parlé il me semble au tout début mais je ne me souviens plus...

  12. #9
    ptitlu64

    Re : calcul transformateur flyback

    rebonjour,

    j'essaye de refaire mon calcul avec d'autres noyaux n'étant pas de MAGNETICS.

    Si l'on prend celui de ferroxcube à quoi correspond le Al en nH ? c'est nH/tr?

    Si je me base sur cela pour faire les calculs j'obtiens des valeurs improbable en Np ou Ns...

    J'ai fais les calcul en convertissant ce "nH/tr" en mH/1000tr"

    quand pensez vous?
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  13. #10
    ptitlu64

    Re : calcul transformateur flyback

    autre interrogation,

    je vous joins la doc d'une ferrite epcos.

    On retrouve dans les premières pages, les valeurs de Al et ue en fonction de s'il y a un entrefer ou non.

    On voit que ces deux paramètres chutes considérablement lorsqu'on place un entrefer.

    Cependant le paramètre Al permet de définir Np et Ns.

    Donc des que l'on place un entrefer ces valeurs (Np,Ns) deviennent fausses nn? vu que celui ci diminue drastiquement.

    Concernant la précédente question j'ai trouvé que ca correspondait à des nH/tr², les résultats sont beaucoup plus plausible.
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  14. #11
    ptitlu64

    Re : calcul transformateur flyback

    bonjour,

    concernant les calculs de transfo j'ai pu vérifier avec la note d'appli en PJ que mes résultats était correct, par contre concernant la formule de calcul de l'entrefer je ne suis pas sur que ce soit bon.

    En me basant sur la solution du transfo dans la note je ne retrouve pas le gap de 0.19mm.

    Avez vous une idée de comment le calculer?
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  15. #12
    ptitlu64

    Re : calcul transformateur flyback

    j'ai trouvé le moyen de faire mes calculs de transfo est d’être sur qu'il soit juste.
    La doc design 400v donne toute les infos du transfo flyback donc je me sers de la note d'application international rectifier pour vérifier toute les formules.

    Vous savez quoi? j'ai réussi à quasiment toute les vérifier sauf Lp et Np.
    Pour Lp je n'obtiens pas la même valeur (je me trompe peut être sur le Cres, que représente t'il?)
    Pour Np j'ai du mal à comprendre le texte explicatif de la formule.
    Fichiers attachés Fichiers attachés

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  17. #13
    ptitlu64

    Re : calcul transformateur flyback

    Up

    personne n'y arrive?

  18. #14
    Renaud65

    Re : calcul transformateur flyback


  19. #15
    HULK28

    Re : calcul transformateur flyback

    Faire un flyback est très particulier, il y a la théorie d'un coté, indispensable pour dimensionner bien entendu, mais il faut aussi tenir compte du bobinage et notamment sa qualité.
    On peut par exemple faire un calcul totalement théorique et obtenir au final un résultat moyen voir médiocre.
    Les raisons principale se situent dans la géométrie des bobinages, le choix des conducteurs, le taux de remplissage, la méthode de connexion aux plots de la carcasse, le serrage des spires, le choix de l'imbrication des couches, la détermination de l'entrefer.
    Grosso modo le Flyback n'est pas à proprement parlé un transformateur mais deux inductances couplées, la nuance à son importance.

    L'inductance de fuite à un rôle décisif, ainsi que la capacité de couplage quant à leurs influence sur l'ensemble.
    Ces questions "mécaniques" sont vraies aussi pour d'autres structures mais plus particulièrement pour un Flyback.
    On considère que l'inductance de fuite doit être la plus petite possible, en général < 5% de l'inductance magnétisante pour avoir de bons résultats et ne pas altérer le rendement et permettre un boucle de régulation stable sur l'ensemble de la plage d'utilisation.
    Pour un premier proto il vaut mieux s'essayer en utilisant une fréquence modérée (< 80kHz), 50kHz est un bon choix.
    A ce niveau de fréquence on minimise certaines considérations qui deviennent plus problématiques au delà.

    Pour répondre à ptitlu64, Cres est la capacité dans laquelle l'énergie, lors de la phase d'accumulation, va être déversée lors de la phase de blocage, dans la capacité de sortie.

    Lp doit être dimensionnée pour répondre à la demande d'énergie nécessaire à la charge quelque soit les conditions d'entrées et le comportement de la charge (bien considérer le modèle de la charge qui peut être ohmique mais avec par exemple un courant d'appel fort -> halogène, compresseur, etc)

    La formule générique de base est Lp=VinDC(min).D(min)/(Ipic.f)
    Si on prend un mode discontinu (bien adapté aux charges dites légères donc sans appel de courants forts) on limitera le rapport cyclique (D) à 50%.
    On choisit une tension de réflexion ou tension de Flyback identique à la tension min d'entrée => Vfl=VinDC(min)

    D'où D(max)=Vfl/(Vin(min)+Vfl (Vin(min) = Vac(min)rac2-10%Vac

    Et I(pic)=2.Pout(max)/[(Vin(min).n.D(max)] (n est le rendement estimé, prendre 85% comme objectif réaliste)

    Donc en peut maintenant en déduire Lp selon la formule énoncée plus haut.

    Pour déterminer Np:

    On commence par déterminer un noyau candidat par la méthode du produit des surfaces, AP=Ae.Aw

    AP=Lp.Isc(pic).I(rms)/(Bmax.K)

    Un peu d'explication sur cette formule barbare en apparence:

    Isc(pic) est le courant max correspondant au niveau de la protection en court-circuit, donc possible.
    I(rms) est le courant efficace qui circulera dans le primaire à charge max.
    K est un coefficient lié au taux de remplissage moyen d'un flyback discontinu et correspond à:

    K=Kprimaire.Jmax.10^-4 avec Kprimaire étant le rapport de la surface cuivre bobinée/zone de la fenêtre bobinable.
    On introduit 10^-4 pour être en cm, dimension plus commune ici.
    Kprimaire pour un Flyback isolé vaut 0.2 et K1 vaut 0.0085

    Pour Bmax on se réfère à la famille de noyau que l'on souhaite prendre et en général cette valeur se limite à 300mT max.
    La variation de B(max) en appliquant deltaB(max)=B(max).deltaIp(max )/Isc(pic) permet de limiter l'excursion de la variation du champ pour l'application.
    Et ainsi deltaB(max)<B(max)/2.

    deltaIp(max) est la variation (en gros un triangle) du courant max primaire que l'on fixe autour de 25% max.

    Ensuite une fois le noyau choisit (on a donc Ae), on utilise la loi de Faraday:

    E=Np.dPhi/dt=Np.Ae.dB/dt=Ldi/dt => Np=(L.di/Ae.delatB(max)).10^-2 (10^-2 pour L en µH et Ae en cm)

    avec Phi=B.S=B.Ae (Ae est la surface magnétique de la section du noyau)

    Soit au final: Np=Lp.deltaIp/Ae.deltaB(max)

    Reste à déterminer l'entrefer:

    Lg=(µo.Np².Ag/Lp).10^4 (Ag est la surface effective de l'entrefer et vaut en général Ae)

    10^4 puisque Lp est exprimé préférablement en µH et la longueur Lg en cm.
    µo=4.pi.10^-7

    Pour les bobinages secondaires on détermine le rapport de transformation: n=(Vin/Vout).D(max)/[1-D(max)] puis on applique n=Np/Ns

    Avec cette méthodologie on obtient un dimensionnement de premier niveau, il faut ensuite dimensionner et choisir les conducteurs (Litz, méplat ou plusieurs fils en main) puis au final en fonction de la perte obtenue et des calculs de foisonnement du bobinage, selon les choix des conducteurs utilisés, on vérifie que tout rentre correctement (en tenant compte des isolants inter-couches, des facteurs normatifs, etc).
    Ensuite on fait des choix judicieux pour limiter l'inductance de fuite, de préférence en sandwichant le secondaire entre 2 demi-primaire, en casant l'enroulement auxiliaire plutôt à l'extérieur, etc c'est selon et au cas par cas.
    On fait après un prototype avec le plus grand soin et de préférence avec l'entrefer dans la jambe centrale ou en le répartissant si noyau taillé sans entrefer.
    Avant de tout brancher, on fait des mesures de l'inductance magnétisante Lm (Lp) puis de Lf, pour cela il faut un pont RLC.
    Si Lf<5% de Lm alors vous avez bien travaillé, sinon et bien on recommence en revoyant la stratégie de bobinage.
    Il faut s'arranger à ce que les couches soient pleines et équilibrées, c'est souvent là que ça pêche et que le serrage permette d'assurer un couplage optimal.
    Souhaitons que ce bref résumé aide ptitlu et ceux qui se lanceront dans un Flyback, premier pas indispensable vers d'autres topologies.
    Tout est bien qui finit.

  20. #16
    HULK28

    Re : calcul transformateur flyback

    Comme je n'ai pas pu éditer il subsiste quelques fautes d'orthographes, désolé.
    Bien dommage cette limitation à 5mn pour éditer.... quand on veut exposer des notions plus complexes.
    Tout est bien qui finit.

  21. #17
    HULK28

    Re : calcul transformateur flyback

    @Renaud65: attention ton document traite des structures résonantes, c'est encore une autre histoire que le Flyback classique du point de vue fonctionnel.
    Tout est bien qui finit.

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