مزايا وعيوب المحاثات الرنانة الخارجية والمتكاملة LLC

في مصدر طاقة LLC، يوجد ملف رنان ومكثف رنان. ومع ذلك، في العديد من تصميمات PCB العملية، يكون المحول LLC والمكثف الرنان فقط مرئيين، دون وجود ملف رنان منفصل. وذلك لأن الملف الرنان مدمج في المحول، حيث يتم استخدام الحث التسربي بين لفات الأولية والثانوية كملف رنان. في الدوائر ذات التبديل الصعب، يكون الحث التسربي غير مرغوب فيه ويجب تقليله لأنه يتطلب دوائر إضافية للتعامل مع الطاقة المخزنة فيه. ومع ذلك، في المحولات الرنانة، يكون الحث التسربي مفيدًا ويمكن أن يعمل كملف رنان، مما يلغي الحاجة إلى ملف منفصل. يُعرف هذا باسم محول ملف رنان مدمج. بالمقابل، تستخدم بعض مصادر الطاقة ملف رنان منفصل بجانب المحول، والذي يُشار إليه بدائرة ملف رنان خارجي. أدناه، نناقش مزايا وعيوب هذين النهجين.

I. مزايا المحاثات الرنانة الخارجية:

محث رنان خارجي هو مكون مستقل منفصل عن المحول الرئيسي، مما يوفر مرونة تصميم عالية. على الرغم من أن قيمة الحث تحددها متطلبات التصميم المحددة، يمكن استخدام مواد مختلفة لتحسين الخسائر في المحث، مما يمكّن من زيادة كثافة الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، هناك المزيد من الخيارات لاختيار القلب المغناطيسي والبكرة للمحول الرئيسي. التعديلات على لفائف المحول الأولية، التي قد تؤثر على الحث التسريبي، لها تأثير ضئيل على المحث الرنان الخارجي لأن المحول مصمم بحث تسريبي منخفض جداً مقارنة بالمحث الخارجي. وبالتالي، فإن ضبط عدد اللفات الأولية له تأثير ضئيل على الحث الرنان.

II. عيوب المحاثات الرنانة الخارجية:

تكلفة المحث الرنيني الخارجي أعلى من تكلفة المحث المتكامل بسبب المواد الإضافية المطلوبة، مثل النواة المغناطيسية، والملف، وسلك النحاس للت winding، بالإضافة إلى تكاليف العمالة المرتبطة بتصنيع المحث وتكاليف التجميع الإضافية لإدخاله في مصدر الطاقة. نظرًا لأن المحث الرنيني يعمل مع التيار المتردد، فإن كثافة التدفق المغناطيسي تعمل في كل من الربع الأول والثالث. لتقليل خسائر النواة، يتم عادةً الحفاظ على كثافة التدفق القصوى (Bmax) منخفضة، مما يتطلب غالبًا فجوة هوائية كبيرة في النواة الفريتية عند استخدامها. يمكن أن يؤدي ذلك إلى خسائر كبيرة في التيار الدوامي في المحث الرنيني، مما يؤدي إلى درجات حرارة أعلى.

III. مزايا المحاثات الرنانة المتكاملة:

يمكن أن توفر المحاثات الرنانة المتكاملة في تكاليف المواد والعمالة. ومع ذلك، فإنها تتطلب بكرة متخصصة للتدوير لأنها تعتمد على المحاثة التسربية كمحث رنان. عادةً ما تمثل المحاثة الرنانة المحسوبة حوالي 20% من المحاثة الأولية، مما يعني أن المحاثة التسربية تحتاج إلى الوصول إلى 20% من المحاثة الأولية، مما يشير إلى أن الربط بين اللفات الأولية والثانوية لا يحتاج إلى أن يكون محكمًا جدًا.

لزيادة الحث التسريبي، غالبًا ما تُستخدم البكرات المتخصصة. توفر هذه البكرات ميزة الحث التسريبي العالي وتقليل السعة الطفيلية بين الملفات الأولية والثانوية، مما يكون مفيدًا لمحوّلات LLC. عمومًا، تفصل البكرات المدمجة الملفات الأولية والثانوية إلى فتحات مختلفة، مما يحسن بشكل كبير الامتثال للسلامة مقارنة بالمكونات المنفصلة. وهذا يسمح لكل من الملفات الأولية والثانوية باستخدام أسلاك مطلية بالمينا دون مخاوف كبيرة تتعلق بالسلامة، مما يبسط عملية اللف.

IV. عيوب المحاثات الرنانة المتكاملة:

تظهر عيوب المحولات المتكاملة ذات المحاثات الرنانة أيضًا. الحجم الإجمالي للمحول أكبر من ذلك الخاص بالمحول التقليدي بسبب تصميم لف الفتحات، مما يتطلب مساحة لف أكبر. بالإضافة إلى ذلك، فإن البكرات المتخصصة اللازمة لتحقيق المحاثة التسربية المطلوبة عادة ما تكون مصنوعة حسب الطلب، مما يزيد من التكاليف. ومع ذلك، إذا كانت أحجام الإنتاج كبيرة، يمكن أن تكون هذه التكاليف الإضافية غير ملحوظة. نظرًا لأن المحاث الرنان هو في الأساس المحاث التسربي الأساسي، فإن عدد اللفات الأساسية له تأثير كبير على المحاثة التسربية. بمجرد تثبيت المحاثة التسربية الرنانة، يصبح من الصعب ضبط عدد اللفات. لذلك، تُستخدم المحاثات الرنانة المتكاملة عمومًا في التطبيقات ذات الطاقة المنخفضة. لمستويات الطاقة التي تتجاوز الكيلووات، تُستخدم المحاثات المنفصلة عادةً كمحاثات رنانة.

في الملخص، يعتمد استخدام ملف رنان مدمج أو ملف منفصل في التصميم على الظروف المحددة لكل شركة. بالنسبة للتطبيقات ذات الحجم الكبير والطاقة المنخفضة، توفر الملفات الرنانة المدمجة مزايا كبيرة لأن الحث الرناني وحث المغنطة عادة ما يكونان أكبر. استخدام ملف خارجي مع نوى الفريت سيؤدي إلى عدد كبير من لفات السلك، ومقاومة لف عالية، وخسائر كبيرة في النحاس. لا تعاني الملفات الرنانة المدمجة من هذه المشكلة. ومع ذلك، عند مستويات الطاقة العالية، تصبح خسائر التيار الدوامي في النواة المغناطيسية للملفات المدمجة كبيرة، مما يجعل الملفات الخارجية الخيار المفضل.