Transformador de pulsos, GDT, transformador gate driver

Seguem nos links abaixo, ótimas dicas para quem está querendo construir um transformador de pulso para acionamento de mosfets e IGBT. É um gate driver transformer:


Dica 1
https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ZGVmYXVsdGRvbWFpbnxlbGV0cm9udGVjY29tYnJ8Z3g6MmMzMTdhZGI4OWYwNDFmMw


Dica 2
https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ZGVmYXVsdGRvbWFpbnxlbGV0cm9udGVjY29tYnJ8Z3g6M2YyOGVjNzJiMzkzZDJjMw


Dica 3
http://omapalvelin.homedns.org/tesla/SSTC/general-sstc-notes-gatedrv.htm

Calcular a indutância do trafo driver. Método simples e fácil.

Primeiro vejam o que seria um bom trafo driver para fonte chaveada:
http://eletronicaedownloads.blogspot.com.br/2014/10/exemplo-de-um-transformador-driver-para.html

Vamos ao método:

Usem esta calculadora: http://powermagnetics.co.uk/calculator
Coloquem a indutância que vocês querem, o "AL" e dê enter.

Este modelo da thornton por exemplo: NEE-19/8/5-IP12R, o modelo sem Gap com código IP12R possui 1100 de fator de indutância, vejam: http://thornton.com.br/pdf/nee_19_8_5.pdf
Daí fica muito fácil. Colocando lá na calculadora, dá 60 espiras para 4mH

Vamos ver com este outro modelo: NEE-20/10/5-IP12R.
Este possui 1300 de fator de indutância.
Este precisará de apenas 55 espiras para far 4mH

Agora vejam um toroidal da magmattec. Este aqui é específico para transformadores drivers: http://www.magmattec.com/nucleosferrite.html.
Veja o menor que eles tem: MMT107T2510.
Este possui fator de indutância de 7100.
Para conseguir 4mH com ele, só vai precisar de 24 espiras.

Confiram:
http://powermagnetics.co.uk/calculator

Os enrolamentos bifilares em núcleos toroidais dão sempre o melhor resultado:

Podem usar esta tabela para os trafos drivers:
25kHZ = 6mH
30kHZ = 5,6mH
35kHZ = 5,2mH
40kHZ = 4,8mH
45kHZ = 4,4mH
50kHZ = 4mH
55kHZ = 3,6mH
60kHZ = 3,2mH
65kHZ = 2,8mH
70kHZ = 2,4mH
75kHZ = 2mH
80kHZ = 1,6mH

Um esquemas de exemplo, que foi levantado por engenharia reversa de uma fonte de solda da marca Smarter, modelo INARC-200U. 
Trata-se de uma fonte chaveada dual-forward com capacidade para fornecer 200A em 20V DC:

Forma de onda na entrada do trafo driver.

A fonte estava sem carga. Observem o Duty-Cycle praticamente no máximo. Sem carga essa fonte libera aproximadamente 54V na saída. Com carga máxima (4000W) a tensão cai para 20V em corrente de 200A. 

É uma fonte com recurso de limitar a corrente, própria para soldagem utilizando eletrodo revestido. 

Forma de onda nas bobinas de saída do trafo driver, bobinas de 0.556mH

Também com a fonte sem carga na saída. Observem novamente o Duty-Cycle praticamente no máximo. Como esta fonte tem o recurso de limitar a corrente de saída, com carga o duty-Cycle será sempre um pouco menor, dependendo da carga, claro. 

Forma de onda entre gate e Source de um dos IGBTs, com o equipamento trabalhando, fornecendo 11 amperes:

Neste teste a fonte estava ajustada para limitar a corrente de saída em 11A, a menor corrente que esta fonte pode fornecer. 

Forma de onda 

Observações finais sobre trafos drivers:

Primeiro você precisa ter em mente que deve eliminar as indutâncias parasitas o máximo que puder.

Você só vai poder eliminar as indutância parasitas o máximo que puder, fazendo enrolamentos trifilares. Este é um fato.

Deve ter e mente também, que usando indutância mínima possível, você também diminui bastante as indutâncias parasitas, mais ainda. Isso complementa os enrolamentos trifilares.

Mas aí precisa ficar atento para o núcleo não saturar.

Por isso é importante calcular seu trafo driver com a fórmula da saturação de núcleos: B= VRMS X 10^8 / 4 X F X N X Ae. O valor que der, vai ser em Gauss. Daí você dá uma olhada no datasheet do seu núcleo e vê até quantos gauss ele suporta sem saturar.

A fórmula da reatância também será útil, pois com ela você saberá quantos Ohms as bobinas do trafo terá na freqüência de trabalho.

Isso será importante calcular, para você saber o quanto de corrente seu trafo-driver drenará de corrente dos transistores excitadores. Isso evita que você queime transistor atoa e ainda saberá se a fonte auxiliar da sua fonte dará conta do driver.

Reatância (L) = 2 x Pi x Frequência (em Hertz) x indutância (em Henrys).

Exemplo para um indutor 5 Henry em 1 KHz, R = 2 X (3,1416) X 1000 X 5 = 31416 Ohms.

Detalhe:

Quantos menos indutância o trafo driver tiver, mais rápido ele fica (Rise time / Fall time), porem maior será a corrente.

Não se esqueça de calcular a saturação.

Bons projetos!