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Otimizador de design magnético e de transformadores

O otimizador NSGA-II encontra designs de núcleo e enrolamento ideais para Pareto em 40 núcleos (E, ETD, PQ, RM e toróides) e 104 combinações de centro/material, com ferritas TDK e Ferroxcube e pó de ferro Micrometals. Minimiza a perda total e o volume simultaneamente — mostra a fronteira total entre eficiência e tamanho.

Pro: computação dedicada, sem anúncios
Free tier limits:Upgrade for full access
Inputs

por exemplo, 100e3 para 100 kHz

Ciclo de trabalho primário dentro do prazo (0,05—0,90)

0 = minimizar a perda, 1 = minimizar o volume, 0,3 = balanceado (padrão)

Como funciona

Projetar um transformador ou indutor manualmente significa escolher um núcleo entre centenas e esperar que a compensação entre eficiência e tamanho seja aceitável. Esta ferramenta é executada NSGA-II em 40 núcleos em 104 combinações de nucleo/material simultaneamente, avaliando cada candidato em 10 pontos operacionais (5 níveis de carga × 2 extremos de tensão de entrada) para um design robusto na pior das hipóteses.

Dois objetivos são minimizados simultaneamente: perda total de potência (perda de núcleo + perda de enrolamento Dowell AC) e volume do núcleo. Esses objetivos entram em conflito — um núcleo menor funciona com maior densidade de fluxo e maior perda. O resultado é um Frente de Pareto: todo projeto em que nenhuma melhoria de eficiência é possível sem aumentar o tamanho.

Perda do núcleo é ajustado aos dados de perda publicados pelos fabricantes — Steinmetz se ajusta aos pontos da folha de dados TDK e Ferroxcube e à própria fórmula da Micrometais para pó de ferro — e avaliado na amplitude do fluxo AC, não no pico: metade da oscilação do fluxo para um retorno, Vin·D/ (2·n·Ae·f) para um conversor direto, e a ondulação, não a polarização DC, para um indutor. Um material é usado somente dentro de 1,5 × a faixa de frequência de seus dados. Materiais cujas constantes não puderam ser rastreadas em uma folha de dados ainda são oferecidos, mas todo design que usa uma é marcado não verificado. A resistência térmica depende do tamanho do núcleo, do livro de dados do TDK, não de seu material.

Restrições aplicadas a cada candidato: Bpeak < 0,8 × Bsat, fator de preenchimento < 0,40 e temperatura de junção ≤ Tmax.

Calculadoras relacionadas

Perguntas frequentes

O que o controle deslizante de peso objetivo faz?+

Em 0, a ferramenta seleciona o design de perda mínima na parte frontal de Pareto. Em 1, ele seleciona o volume mínimo. Em 0,3 (padrão), ele seleciona o ponto equilibrado mais próximo do joelho da curva de Pareto.

Por que o otimizador às vezes escolhe ferro em pó em vez de ferrite?+

Os toróides de ferro em pó têm uma densidade de fluxo de saturação muito maior (1,4—1,5 T versus 0,35—0,43 T para ferritas). Para indutores de alta corrente com polarização DC significativa, o pó de ferro pode atingir maior densidade de indutância, apesar dos maiores coeficientes de perda do núcleo.

O que é o modelo Dowell?+

O modelo Dowell calcula o fator de resistência AC F_R = R_ac/R_dc em função do diâmetro do fio, da profundidade do revestimento e do número de camadas de enrolamento. Em 100 kHz, um enrolamento de 4 camadas do fio AWG22 pode ter F_R ≈ 5, o que significa que a perda de cobre AC é 5 × a previsão DC.

Como a intercalação reduz a perda de enrolamento?+

A intercalação P-S-P divide o primário em duas metades em cada lado do secundário, reduzindo pela metade a contagem efetiva de camadas. Isso reduz o termo do efeito de proximidade (que é dimensionado como n²−1) em até 5 ×, reduzindo drasticamente a perda de cobre AC acima de 50 kHz.