Antecedentes del proyecto
El cliente es fabricante de módulos para cargadores. En su módulo de carga DC de 30kW, la temperatura del transformador era elevada a plena potencia, lo que incrementaba la velocidad del ventilador y el ruido, además de que la eficiencia no alcanzaba los nuevos estándares de consumo energético.
Desafíos técnicos
- Frecuencia de conmutación de 100kHz, se requiere reducir simultáneamente las pérdidas en el núcleo y en el cobre;
- El espacio interno del módulo es limitado, no se puede aumentar el volumen del transformador;
- Debe superar pruebas de aislamiento de alta tensión al 100% y envejecimiento prolongado a plena carga;
- Alta demanda anual, se requiere consistencia estable y capacidad de entrega.
Nuestra solución
Adoptamos núcleos de ferrita de potencia de bajas pérdidas y devanados con hilo de Litz:
- Selección de un nuevo grado de núcleo según el flujo magnético real y la frecuencia, reduciendo las pérdidas del núcleo en aproximadamente un 20%;
- Uso de hilo de Litz en primario y secundario para reducir las pérdidas por efecto piel a alta frecuencia;
- Bobinado tipo sándwich para reducir la inductancia de fuga y mejorar los picos de tensión en los transistores;
- Aumento de la distancia de fuga en el carrete y encapsulado con epoxi de alta conductividad térmica para mejorar la disipación de calor.
Resultados entregados
- Eficiencia a plena carga aumentada del 96.2% al 98.0%, cumpliendo los objetivos de eficiencia del cliente;
- Reducción de 11°C en la temperatura del punto caliente del transformador, y tras reducir la velocidad del ventilador, el ruido general del equipo disminuyó notablemente;
- Pruebas de aislamiento de alta tensión al 100% y envejecimiento a plena carga superadas; tras la producción en masa, se entregaron más de 200,000 unidades al año;
- La solución se ha extendido a la plataforma de 60kW del cliente.