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Modelo de pérdida de AC empírico basado en datos

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Segunda parte del artículo técnico escrito de Würth Elektronik sobre el cálculo de la inductancia de potencia ideal para aplicaciones de eficiencia energética y la pérdida de AC.

Modelo de pérdida de AC empírico basado en datos
Interfaz de usuario REDEXPERT: la herramienta online calcula la inductancia de potencia ideal y estima la temperatura.

Würth Elektronik ha desarrollado un modelo sofisticado capaz de medir con precisión la pérdida de AC completa en inductores. Este está basado en datos empíricos generados por configuraciones de aplicación en tiempo real. En este modelo el total de pérdidas del inductor es dividido en pérdidas de AC y DC.

Los datos empíricos son recopilados con un convertidor DC/DC. Al inductor se le suministra un voltaje pulsado, en el que se miden la potencia de entrada Pin y la potencia de salida Pout. Sobre esta base se determina Ploss = Pin – Pout y las pérdidas de AC de la bobina PAC son separadas. Este procedimiento es utilizado para medir y capturar datos empíricos para distintas configuraciones de parámetros, tales como fluctuaciones en la modulación magnética, frecuencia de conmutación, corriente de ondulación, etc. Mediante el uso de estos datos empíricos se crea un modelo para el cálculo de las pérdidas de AC.

Determinación en línea de pérdida de AC

REDEXPERT es una herramienta online diseñada por Würth Elektronik eiSos para seleccionar el inductor de potencia más adecuado para cada aplicación. Se trata de una herramienta intuitiva y efectiva que permite realizar una comparación de componentes con solo pulsar un botón.

El cálculo de las pérdidas de AC en componentes magnéticos es tan crítico como complejo, pero no con REDEXPERT, puesto que el modelo de pérdida de AC de Würth Elektronik está integrado en la herramienta. La precisión del cálculo de la pérdida completa de AC, hace que la aplicación sea también adecuada para la estimación de temperatura.

Actualmente existen tres topologías compatibles para las que se puede seleccionar un componente para la aplicación: buck, boost y convertidores SEPIC. Las pérdidas se presentan en forma de gráficas a través del rango completo de tensión de entrada, de tal manera que se puedan considerar escenarios extremos. Esto permite seleccionar el inductor de potencia energéticamente más eficiente para la respectiva aplicación.

Para determinar el inductor correcto para un convertidor buck, se ingresa en el interfaz de usuario el rango de tensión de entrada existente, la tensión de salida y la corriente, así como la frecuencia de conmutación, la tensión de flujo de los diodos y la corriente de ondulación específica del inductor. Un simple clic en “Ver detalles” muestra el inductor de potencia más adecuado, considerando para esto las corrientes de ondulación anticipadas y las pérdidas en la aplicación.

También está disponible una calculadora manual de pérdidas AC para determinar las pérdidas para inductores de potencia independientes de la topología ofrecida. Lo único que debe ingresar es la frecuencia, ciclo de trabajo y corriente de ondulación o caída de tensión y REDEXPERT se encarga del resto. Una práctica función presenta inmediatamente las entradas en forma de gráficos bajo la pantalla de ingreso de datos.

Puesto que REDEXPERT es una herramienta web, no es necesario descargarla o preocuparse de las actualizaciones de la herramienta. Los usuarios registrados tienen acceso a funciones adicionales, tales como la determinación del valor de inductancia o del aumento de temperatura del inductor para cada valor posible de corriente.

Ventajas del modelo de pérdida de AC

  • Datos empíricos basados en un convertidor DC/DC
  • Determinación exacta de las pérdidas para cada ciclo de trabajo dado
  • Preciso a lo largo de un amplio número de rangos de frecuencia (10 kHz a 10 MHz)
  • Considera los cambios más ínfimos en los materiales del núcleo y de la estructura del bobinado
  • Aplicable para componentes en los que se utiliza más de un material
  • Determinación exacta de pérdidas en componentes con polvo de hierro y aleaciones metálicas
  • Aplicable para cada diseño de núcleo posible y estructura de bobinado
  • Incluye pérdidas del bobinado de AC

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