Optimizando resistencia de CA de bobinado de PCB sólido
Autores: Nguyen, Minh Huy; Fortin Blanchette, Handy
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Optimizando resistencia de CA de bobinado de PCB sólido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Pérdidas de potencia
Devanado
Corrientes parásitas
Resistencia de CA
Placa de circuito impreso
Efectos de proximidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
A alta frecuencia, las pérdidas de potencia de un devanado debido a corrientes de Foucault se vuelven significativas. Además, las resistencias de CA por efecto piel y proximidad se ven influenciadas por el ancho de los conductores de la placa de circuito impreso (PCB) y la distancia entre las pistas adyacentes, lo que causa muchas dificultades para diseñar devanados con las resistencias de CA más bajas. Para aclarar este fenómeno, este artículo se centra en modelar la influencia de los efectos de piel y proximidad en la resistencia de CA de un devanado PCB plano, proporcionando así pautas para reducir la resistencia de CA del devanado. Se propone un método de cálculo electromagnético aproximado y muestra que cuando la relación de CA de proximidad a CC del devanado es igual a la relación de CA a CC causada por el efecto piel, el devanado está optimizado y tiene la resistencia de CA más baja. Se presentan simulaciones de elementos finitos 3-D de devanados de 3, 7 y 10 vueltas, que se dividen en 3 grupos con la misma huella, para investigar la resistencia de CA más baja cuando el ancho de la pista varía de 3 mm a 5 mm y el rango de frecuencia llega hasta 700 kHz. Para verificar el análisis teórico y los resultados de la simulación, se realiza un experimento con 3 grupos simulados (9 prototipos en total) que coincide muy bien con los resultados de la simulación. Los resultados experimentales muestran que en el ancho óptimo, la resistencia de CA de los devanados puede reducirse hasta en el rango de frecuencia de 200 kHz a 700 kHz.
Descripción
A alta frecuencia, las pérdidas de potencia de un devanado debido a corrientes de Foucault se vuelven significativas. Además, las resistencias de CA por efecto piel y proximidad se ven influenciadas por el ancho de los conductores de la placa de circuito impreso (PCB) y la distancia entre las pistas adyacentes, lo que causa muchas dificultades para diseñar devanados con las resistencias de CA más bajas. Para aclarar este fenómeno, este artículo se centra en modelar la influencia de los efectos de piel y proximidad en la resistencia de CA de un devanado PCB plano, proporcionando así pautas para reducir la resistencia de CA del devanado. Se propone un método de cálculo electromagnético aproximado y muestra que cuando la relación de CA de proximidad a CC del devanado es igual a la relación de CA a CC causada por el efecto piel, el devanado está optimizado y tiene la resistencia de CA más baja. Se presentan simulaciones de elementos finitos 3-D de devanados de 3, 7 y 10 vueltas, que se dividen en 3 grupos con la misma huella, para investigar la resistencia de CA más baja cuando el ancho de la pista varía de 3 mm a 5 mm y el rango de frecuencia llega hasta 700 kHz. Para verificar el análisis teórico y los resultados de la simulación, se realiza un experimento con 3 grupos simulados (9 prototipos en total) que coincide muy bien con los resultados de la simulación. Los resultados experimentales muestran que en el ancho óptimo, la resistencia de CA de los devanados puede reducirse hasta en el rango de frecuencia de 200 kHz a 700 kHz.