Optimiseur de conception des composants magnétiques et des transformateurs
L'optimiseur NSGA-II trouve des conceptions de noyau et d'enroulement optimales de Pareto dans 40 cœurs (E, ETD, PQ, RM et toroïdes) et 104 combinaisons noyau/matériau, avec des ferrites TDK et Ferroxcube et de la poudre de fer Micrometals. Minimise les pertes totales et le volume à la fois et montre le juste équilibre entre l'efficacité et la taille.
Comment ça marche
Concevoir un transformateur ou un inducteur à la main signifie choisir un noyau parmi des centaines et espérer que le compromis entre efficacité et taille soit acceptable. Cet outil s'exécute NSGA-II sur 40 cœurs dans 104 combinaisons noyau/matériau simultanément, en évaluant chaque candidat à 10 points de fonctionnement (5 niveaux de charge × 2 tensions d'entrée extrêmes) pour une conception robuste dans le pire des cas.
Deux objectifs sont minimisés simultanément : perte de puissance totale (perte de cœur + perte d'enroulement Dowell AC) et volume de base. Ces objectifs entrent en conflit : un noyau plus petit fonctionne à une densité de flux plus élevée et à des pertes plus élevées. Le résultat est un Façade de Pareto: chaque conception où aucune amélioration de l'efficacité n'est possible sans augmentation de la taille.
Perte de base is fitted to the manufacturers' published loss data — Steinmetz fits to TDK and Ferroxcube data sheet points, and Micrometals' own formula for iron powder — and evaluated at the AC flux amplitude, not the peak: half the flux swing for a flyback, Vin·D/(2·N·Ae·f) for a forward converter, and the ripple, not the DC bias, for an inductor. A material is used only within 1.5× the frequency span of its data. Materials whose constants could not be traced to a data sheet are still offered, but every design that uses one is marked non vérifié. La résistance thermique dépend de la taille du noyau, d'après le livre de données TDK, et non de son matériau.
Contraintes appliquées à chaque candidat : Bpeak < 0,8 × Bsat, facteur de remplissage < 0,40 et température de jonction ≤ Tmax.
Calculateurs associés
Questions fréquemment posées
À quoi sert le curseur de pondération de l'objectif ?+
À 0, l'outil sélectionne le plan à perte minimale depuis le front de Pareto. À 1, il sélectionne le volume minimum. À 0,3 (par défaut), il sélectionne le point d'équilibre le plus proche du genou de la courbe de Pareto.
Pourquoi l'optimiseur choisit-il parfois du fer en poudre plutôt que de la ferrite ?+
Les tores de fer en poudre ont une densité de flux de saturation beaucoup plus élevée (1,4 à 1,5 T contre 0,35 à 0,43 T pour les ferrites). Pour les inducteurs à courant élevé présentant une polarisation continue significative, la poudre de fer peut atteindre une densité d'inductance plus élevée malgré des coefficients de perte de cœur plus élevés.
Qu'est-ce que le modèle Dowell ?+
Le modèle Dowell calcule le facteur de résistance AC F_R = R_ac/R_dc en fonction du diamètre du fil, de la profondeur de la peau et du nombre de couches d'enroulement. À 100 kHz, un enroulement à 4 couches de fil AWG22 peut avoir F_R ≈ 5, ce qui signifie que la perte de cuivre en courant alternatif est 5 fois supérieure à la prévision en courant continu.
Comment l'entrelacement réduit-il les pertes d'enroulement ?+
L'entrelacement P-S-P divise le primaire en deux moitiés de chaque côté du secondaire, réduisant de moitié le nombre effectif de couches. Cela réduit la durée de l'effet de proximité (qui s'échelonne comme n²−1) jusqu'à 5 fois, réduisant ainsi considérablement les pertes de cuivre en courant alternatif au-dessus de 50 kHz.