I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m b e r   20 20 ,   pp .   1159 ~ 1172   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 3 . pp115 9 - 1172       1159       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   D e si g n   o f   h i g h   f r e q u e n c y   t r a n s f o r m e r i n   d i f f e r e n t   sh a p e   o f   c o r e   u si n g   m a t l a b   p r o g r a m       R e e m   F al ah   H as s an ,   K as s i m   R as h e e d   H am e e d   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   D e pa r t m e nt ,   C o l l a g e   o f   E ng i ne e r i ng ,   M us t a n s i r i y a U ni v e r s i t y ,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e S e p   1 8 ,   2 0 19   R e v i s e J a n   10 ,   202 0   A c c e pt e M a y   2 1 ,   20 20       T hi s   pa pe r   d e a l s   w i t h   t h e   de s i g n,   s i m ul a t i o a n i m pl e m e n t a t i o o f   t h e   hi g h - f r e que nc y   t r a n s f o r m e r   f o r   a   pus h - pu l l   c o nv e r t e r .   I t   a l s o   i nc l ude s   t r a ns f o r m e r   de s i g a nd   s i m u l a t i o f o r   t w o   s w i t c he s ,   t w o   o u t pu t s   f o r w a r d   c o n v e r t e r .     D e s i g n   t he s e   t r a ns f o r m e r s   by   b ui l d i ng   a   p r o g r a m ,   t h i s   pr o g r a m   i s   d e s i g ne d   i n   M A T L A B   s of t w a r e   us i ng   a   g r a ph i c a l   u s e r   i n t e r f a c e   ( G U I ) .   T h e   p r o g r a m   i s   a i m e d   t o   r e duc e   t h e   e f f o r t s   a nd   r e duc e   t he   t i m e   c o m pa r e   w i t h   t h e   m a nua l   de s i g w hi c t a k e s   t i m e   a n e f f o r t .   T h i s   p a pe r   p r o v i de t he   s ha pe   a nd   g e o m e t r y   o f   t he   c o r e   t ha t   c a n   i nf l u e nc e   t h e   e f f i c i e nc y   o f   t he   c onv e r t e r   by   de s i g ni ng   t he s e   t r a n s f o r m e r s   i n   t w o   t y pe s   o f   c o r e .   T h e   de s i g r e s ul t s   w e r e   v a l i da t e d   by   s i m u l a t i o n   i n   po w e r   s i m u l a t i o n   s o f t w a r e   ( P S I M ) ,   a n c o m pa r e   t he   r e s u l t s   o f   s i m u l a t i o a nd   de s i g n.   Ke y w or d s :   F o r w a r c o n v e rt e r   G U I   H i gh   f r e que n c y   t r a n s f o r m e r   P us h - pu l l   c o n v e r t e r   C opy r i gh t   ©   20 20   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   R e e m   F a l a h   H a s s a n ,   E l e c t r i c a l   E n gi n e e r i n g   D e pa rt m e n t ,     M us t a n s i ri y a h   U ni v e r s i t y ,   P a l e s t i n e   S t r e e t ,   B a g h d a d ,   I ra q .   E m a i l :   r e e m f a l a h 19 94@ g m a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   m a g n e t i c   c o m po n e nt s   s uc h   a s   t r a n s f o r m e a nd  i n duc t o a r e   n e c e s s a r y   pa rt s   o f   pow e r   e l e c t r o ni c   c o n v e r t e r .   T h e y   pr o v i de   e n e r gy   t ra n s f e r   a n d   e n e r gy   s t o r a g e .   T ra n s f o r m e r s   a n d   i n duc t o r s   a r e   i n di s pe n s a b l e   e l e m e n t s   o f   m o de r po w e r   e l e c t r o n i c   c o n v e r t e r s .   O f t e n,   t h e y   a r e   t h e   b ul ki e s t   a n t h e   c o s t l i e s t   c o m po n e n t s   i   a   po w e r   c o n v e r t e r.   I n   a dd i t i o n ,   t h e y   c a i n c u c o n s i de r a b l e   l o s s e s ,   w h i c m a y   b e   s i m i l a o e v e n   g r e a t e t ha t h e   s e m i c o n duc t o r   de v i c e   s w i t c h i n g   a nd  c o nduc t i o l o s s e s .   T h e r e fo r e ,   t h e   de s i g r e l a t e t o   t h e   m a g n e t i c   c o m po n e n t   i s   c o n s i de r e t o   b e   v e r y   i m po rt a nt   f o a v o i di n g   ge n e ra l   de s i g r e ga r d i n g   po w e r   e l e c t r o ni c   c o n v e r t e r s   b e i n l e s s   e f f i c i e n t   o i m p ra c t i c a b l e .   T h e   c o n t i nu i n g   e vo l ut i o o f   hi g h e r   po w e r   s w i t c hi n g   de v i c e s   a n d   h i g h e f r e que n c y   m a g n e t i c   m a t e r i a l s   a l l o w   fo r   c o n t i n ua l l y   i n c r e a s i n g   t h e   s w i t c h i ng  f r e que n c y   of    t h e   c o n v e r t e r s .   H ow e v e r ,   t hi s   c o n t i n ui ng  i n c r e a s e   i s w i t c h i n g   f r e que n c y   m a ke s   t h e   de s i g n   o f   m a g n e t i c   c o m po n e n t s   a   m o r e   a n m o r e   c h a l l e n g i n t a s k ,   s i n c e   t h e   i n c r e a s i ng  l e v e l s   of   h i g h e r   f r e que n c y   l o s s e s   n e e t b e   t a ke i nt o   a c c o un t   a nd  m i ni m i z e [1] .   A l s o ,   t h e   s i z e   o f   a   m a g n e t i c   c o m po n e nt   c a n   b e   r e duc e by   o pe r a t i n g   a t   hi g f r e que n c y .   H i g f r e que n c y   m a g n e t i c   c o m po n e n t s   s u c a s   hi g f r e que n c y   t r a n s f o r m e r s   h a v e   t h e   s a m e   f un c t i o a s   l o w   f r e que n c y   t r a n s f o r m e r s   b ut   hi g h   f r e que n c y   t ra n s f o r m e r s   a r e   s m a l l e r,   l i g ht e r,   a n d   c h e a pe t ha n   l o w   f r e que n c y   t ra n s f o r m e r s ,   m a ki ng  t h e m   i de a l   i a pp l i c a t i o n s   w h e r e   m i ni m a l   s pa c e ,   w e i gh t ,   a nd   c o s t   a r e   a t     a   p r e m i u m .   H ow e v e r ,   t h e y   a r e   n o t   c o m m e r c i a l l y   a v a i l a b l e   i a   w i de   r a nge   o f   p r o pe r t i e s   b ut   a r e   t y pi c a l l y   de s i gn e a n c o n s t r uc t e f o r   a   pa rt i c ul a r   a ppl i c a t i o n.   A l t h o ug h   m a g n e t i c   f e r ri t e   a nd  po w de r   c o r e s   h a v e   i m p r o v e i t h e   pa s t ,   t ra n s f o r m e r s   a nd  i n duc t o r s   a r e   m a j o o b s t a c l e s   t o   h i g h   f r e que n c y   o p e r a t i o n.   A   pa ra s i t i c   e l e m e n t   s uc a s   l e a ka ge   i nduc t a n c e ,   w i n di ng   c a pa c i t a n c e ,   s ki a n d   p r o xi m a t e   e f fe c t s ,   m a ke   i t   di f f i c ul t   t o   de s i g hi g f r e que n c y   m a g n e t i c   c o m po n e n t s   [2 - 3] .   T h e   m a i i s s ue   fo r   hi g f r e que n c y   m a g n e t i c   c o m po n e n t s   de s i g n   i s   t h a t   t h e   w i n di ng  l o s s   i n c r e a s e s   c o n s i de r a b l y   due   t o   s ki n   a n a   p r o xi m i t y   e ff e c t .   A l s o ,   t h e   m a g n e t i c   f l ux  de n s i t y   ha s   t o   b e   r e duc e i o r de r   t o   ke e t h e   c o r e   l o s s   a t   a c c e pt a b l e   l e v e l s   [4 ].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :   1159   -   1172   1160   T h i s   pa pe r   f o c us e s   o n   b ui l d i n g   t h e   de s i g p r o g r a m   a n d   t h e re   a r e   t hr e e   m a i n   m e t h o ds   i c o m put e r - a i de de s i g n,   na m e l y   t h e   a n a l y s i s   m e t h o d,   t h e   s y n t h e s i s   m e t ho d,   a n t h e   h y b r i m e t h o d.   W h e r e   i n   t h e   a na l y s i s   m e t h o t h e   us e   o f   t h e   c o m put e i s   m a de   o n l y   f o r   a na l y s i s   a nd  l e a v i ng   a l l   t h e   de c i s i o m a ki ng   t o   t h e   de s i g n e r.   In  t h e   s y n t h e s i s   m e t h o d,   t h e   l o gi c a l   de c i s i o n s   a r e   t a ke by   t he   c o m put e r s   i n s t e a d   o f   t h e   de s i g n e r .   T h e   r e qu i r e pe r f o r m a n c e   o f   t h e   h i g f r e que n c y   t ra n s f o r m e a n d   i n duc t o i s   f e d   a s   t h e   i nput   t o   t h e   c o m put e [ 5 ].   I t h i s   pa pe r,   t h e   h y b r i m e t h o w a s   f o l l ow e i t h e   p r o gra m ,   w h i c c o m b i n e s   t h e   m e t h o ds   o f   a n a l y s i s   a n d   s y n t h e s i s .   T h e   p r o g r a m   h e l ps   t h e   de s i g n e r   t o   o b t a i n   t h e   o pt i m a l   de s i g n   t hr o ug h   de s i g i n   m o r e   t ha n   o n e   c o r e   i   a   f e w   t i m e s       2.   M A G N E TI C   M A TER I A l   U S ED   I N   P O WER   El EC TR O N I C     T h e   e vo l ut i o o f   s of t   m a g n e t i c   m a t e r i a l s   f o r   i n dus t r i a l   a i m   b e ga w i t h   l a m i na t e i r o n   a n d   c o n t i nue s   w i t h   c a r b o n y l   i r o n ,   po w de r e d,   f e r ri t e ,   a m o r p h o us ,   a n na n o c r y s t a l l i n e   m a t e ri a l s .   T h e r e   a r e   t w o   m a j o r   gr o ups   of   m a t e r i a l s   i po w e r   e l e c t r o ni c s ,   t h e s e   m a t e ri a l s   us e f o r   t h e   m a g n e t i c   c o r e   f o r   i n duc t o r s   a nd  t r a n s f o r m e r s .       A l l oy s   of   i r o a n d   t h e y   i n c l ude   s o m e   qua n t i t i e s   of   o t h e r   e l e m e nt s   l i ke   n i c ke l   (N i ) ,   s i l i c o n   (S i ),   c o b a l t   (Co a n d   c hr o m e   (C r )   a r e   t h e   f i r s t   g r o up  o f   m a t e r i a l s ,   t h e s e   m a t e r i a l s   i ndi c a t e   t o   f e rr o m a g n e t i c   m a t e r i a l s .   T h e   v a l ue s   t o   r e a c h   t h e   s a t u ra t i o o f   t h e s e   m a t e ri a l s   b e gi t o   1 . 4 T e s l a   a n d   s o m e   o f   t h e   m a t e ri a l s   t h e   s a t u ra t i o v a l ue   is   n e a t o   1. 9 T e s l a .   T h e s e   a l l oy s   h a v e   e l e c t r i c a l   r e s i s t i v i t y   a   l i t t l e   hi g h e r   t ha n   go o c o n duc t o r s   l i ke   a l u m i n u m   o c o ppe r .       F e rr i t e s   (f e r ri m a g n e t i c   m a t e r i a l s ) ,   t h e   m o s t   c o m m o nl y   us e d   m a t e ri a l s   a n d   a v a i l a b l e   i n   t h e   m a rke t .     T h e   c ha ra c t e ri s t i c s   o f   f e r r i t e   m a t e r i a l s   a r e   h i g r e s i s t i v i t y ,   a t   t h e   l e a s t   10 6   g r e a t e r   t h a t h e   f i r s t   g r o up   [6 ].       3.   M A G N E TI C   C O R E   A N D   I TS   P O WER   H A N D LI N G   A B I LI TY   O v e r   t h e   y e a r s ,   num e r i c   c o de s   a r e   g i v e n   b y   m a nuf a c t ur e r s   t o   c o r e s .   T h e s e   c o de s   de m o n s t ra t e     t h e   a b i l i t y   t o   de a l   w i t h   e n e r gy .   T hi s   m e t h o s pe c i f i e t h e   n u m b e r   o f   e a c c o r e   i s   c a l l e d   a r e a   p r o duc t .   T h e   a r e a   pr o duc t   i s   t h e   p r o duc t   w i n do w   a r e a   a n d   c o r e   c r o s s - se c t i o n   a re a .   T h e s e   n u m b e r s   a r e   us e b y   pr i m a r y   s uppl i e r s ,   t o   s um   u p,   t h e   e l e c t r i c a l   p r o pe r t i e s   a n d   d i m e n s i o na l   i t h e i r   c a t a l o gs .       =         (1)     T h e r e   i s   a n o t h e e qua t i o n   t h a t   r e l a t e s   t o   t h e   po w e r   ha n dl i n c a pa b i l i t y   of   t h e   c o r e   c a l l e d   c o r e   ge o m e t r y   .   T h e   c o r e   ge o m e t r y   i s   r e l a t e t o   c o ppe r   l o s s e s   o r   r e gul a t i o n.   E a c c o r e   ha s   i t s   o w n   .         =   ( ) 2     (2)     T h i s   e qua t i o n   l o o ks   s i m i l a r   t o   t h e   a r e a   p r o duc t   e qua t i o n   b u t   a n   e xc e pt i o o f   t w o   a ddi t i o na l   t e rm s   w i n do w   ut i l i z a t i o n   ( ),   a n m e a n   l e n g t h   t u rn  ( i s   t h e   a v e ra ge   t urn  o f   c o ppe r   w i r e .   T h e s e   f a c t o r s   ha v e   t do   w i t r e gu l a t i o n.   T h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   po w e r   h a nd l i n g   c a p a b i l i t y   a n d   r e gul a t i o i t h e   f o l l ow i n e qua t i o n   [7 - 8 ] .       = 2       (3)     = 0 . 145   ( ) 2   ( ) 2   ( ) 2   ( 10 ) 4   (4)       T h e   a pp a r e n t   po w e r .   :     T h e   c o n s t a nt   i s   s e t   by   e l e c t r i c   a n d   m a g n e t i c   o pe r a t i ng  c o n d i t i o n s .     :     W a f e fo r m   c o e ff i c i e n t ,   de f i n e d   a s   t h e   r a t i o   o f   R M S   v o l t a ge   t o   a v e r a ge   v o l t a ge .   F o r   s qu a r e   w a v e   e qua l s   4 .     :   O pe ra t i n g   f l ux  de n s i t y .         4.   WI R D ETER M I N A TI O N   T h e   m a j o r   c ha l l e nge   i n   t h e   c a s e   o f   de s i gn i n g   h i g f r e que n c y   t ra n s f o r m e i s   m i ni m i z i n p r o b l e m s   l i ke   s ki n   a n p r o xi m i t y   e ff e c t s .   T h e   s k i n   e f fe c t   i s   t h e   p h e n o m e no n   w h e r e   A c u rr e n t   t e n ds   t o   f l o w   o n l y   i o ut e s ki n   r e g a r di ng   t h e   c o n duc t o a nd   n o t   t hr o ug h   t h e   w h o l e   c r o s s - s e c t i o n a l   a r e a .   T h e   i m pa c t   r e s ul t s   f r o m   e ddy   c urr e n t s   i n   a   c o n duc t o r   a c t i n g   t o   c a n c e l   o ut   t h e   c urr e nt   f l o w   i t h e   m i d dl e   a nd  t o   r e i n f o r c e   t h e   c u rr e n t   f l o w   o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   hi gh  f r e qu e n c y   t r ans f or m e r s   i d i f f e r e nt   s h ape   o f   c or e   us i ng  m a t l a b   ( R e e m   F a l ah  H as s a n )   1161   t h e   o ut s i de   o f   a   c o n duc t o r.   T h e   s k i n   e f fe c t   c a n   b e   s i g n i f i c a nt   i t w o   w a y s ;   f i r s t l y   fo r   h i g h   c u rr e n t   i n duc t o r s ,   i n c r e a s i ng  g a uge   o f   w i r e   t o   r e duc e   t h e   c o ppe r   l o s s e s   m a y   n o t   b e   a s   e ff e c t i v e   a s   o h m ’s   l a w   w o ul l e a y o t b e l i e v e   b e c a us e   t h e   s k i n   e f f e c t   pr e v e n t s   t h e   w h o l e   c r o s s - s e c t i o n   o f   t h e   w i r e   f r o m   c a rr y i n g   t h e   c u rr e n t ,   a n d   s e c o n dl y ,   hi g h   f r e que n c y   s i gna l s   a nd  s w i t c hi n g   s pi ke s   a r e   b l o c k e by   t h e   s ki e f fe c t   f r o m   t ra v e l i n g   f a r   a l o n a n y   c o n duc t o r   [9 - 10 ] .   L o s s e s   b e c a us e   of   s ki n   e f f e c t   c o ul b e   r e duc e v i a   us i n g   L i t z   w i r e .   L i t z   w i r e   c a b e   c r e a t e d   t hr o ug " w e a v i n g"   m a n y   s m a l l e c o n d uc t o r s   f o r   t h e   pu r po s e   o f   m a k i ng  e qui v a l e nt   l a rge   w i r e   g a uge .   T h e   s i z e   r e g a r di ng  e a c s t ra n d   i s   de c i de d   v i a   t h e   p r o po s e o pe r a t i ng   f r e que n c y ,   a s   t h e   s m a l l   s t ra n ds   b e i n g   ut i l i z e f o h i g h e f r e que n c i e s ,   t h e   w e a v i n e n a b l e s   a l l   t h e   s t ra n ds   t o   t a ke   a   s p a c e   n e a r   o ut s i de   (o r   s k i n o f   L i t z   w i r e   a t   c e r t a i po i n t   i w i r e ’s   l e n g t h ,   pe r m i t t i n g   t h e   c u rr e n t   t o   f l ow   m o r e   e ve n l y   t hr o ug h o ut   a l l   t h e   s t r a nds .   S e l e c t   t h e   p r o pe r   w i r e   ga u ge   a c c o r di n g   t o   t h e   f o l l ow i n e qu a t i o n s   [7 - 11 ].       ε =         (5)     w h e r e :   :   R e s i s t i v i t y   of   t h e   m a t e r i a l s   (f o r   c o ppe r   = 1 . 72 × 10 4 Ω   . cm ) .     :   R e l a t i v e   m a g n e t i c   pe rm e a b i l i t y   o f   m e di um   (f o r   c o ppe r   = 1   ).   :   T h e   pe rm e a b i l i t y   of   f r e e   s pa c e   w h i c e qua l s   4 × 10 7         = 2     (6)     = (   ) 2 2   (7)      = (  )   (8)      =  #     (   )   (9)     W h e r e     , ,  ,    ,   a r e   s k i n   de pt h   , t h e   w i r e   c r o s s   s e c t i o n a l   a r e a   n e e de due   t o   t h e ,   t h e   w i r e   c r o s s   s e c t i o n a l   a r e a   n e e de due   t o   t h e ( ) ,   num b e o f   pr i m a r y   w i n d i n g   s t ra n ds   a n d   c urr e nt   de n s i t y .   T h e   r e l a t i o n s hi b e t w e e n   t h e   s ki de pt a n d   f r e que n c y   fo r   c o ppe r   w i r e   i s   s h o w n   i F i gu r e   1 .     N o t e t ha t   w i t h   a i n c r e a s e f r e que n c y   t h e   s ki de pt de c r e a s e a c c o r di n t o   ( 5 ) .           F i gu r e   1 .   C u r v e   b e t w e e n   t h e   s k i de pt a n d   f r e que n c y       5.   WI N D I N G   L O S S ES   A N D   R E G U LA TI O N   Co ppe r   l o s s e s   a r e   i n v o l v e i t o t a l   t ra n s f o r m e l o s s e s .   W i n di ng  c o i l   l o s s e s   r e s ul t i n g   f r o m     t h e   p r o xi m i t y   e ff e c t ,   s k i e ff e c t ,   e f f e c t s   f r o m   f ri n gi ng   f l ux  i n t e r s e c t i ng  w i n d i n gs   n e a t h e   c o r e   g a p,   e dge   e f f e c t s ,   a n e xt ra n e o us   c o n duc t o r   e ff e c t s   m a y   be   i m po r t a n t   a n d   m u s t   b e   c o n s i de r e d .   F o r   s i m p l i c i t y ,   a n y   a ddi t i o na l   l o s s e s   w i l l   b e   i gn o r e a n t a ke   i n t o   a c c o un t   c o ppe r   l o s s e s   ( I 2 R ) .   F ro m   t h e   f o l l ow i n e qua t i o n s ,   t h e   r e s i s t a n c e   of   e a c h   w i n di ng  c a b e   c a l c ul a t e [12 - 13 ].     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :   1159   -   1172   1162   =   ( ) ( Ω  ) . 10 6     (10)       =   ( ) ( Ω  ) . 10 6     (11)     T h e   c o n duc t o r e s i s t i v i t y   a t   m a xi m u m   o pe ra t i n g   t e m pe r a t u r e   i s   s h o w n   i n   t h e   f o l l ow i n g   e qua t i o n s       =   ( ) (   ) 10 6   [ 1 + 20 (  20   ) ]   (12)       =   ( ) (   ) 10 6   [ 1 + 20 (  20   ) ]   (13)     T h e   r e gul a t i o i s   c a l c ul a t e f r o m :     =    100%     (14)       6.   C O R L O S S ES   T h e   r e a s o f o r   t h e   t e m pe r a t u r e   ri s e s   o f   t h e   t ra n s f o r m e r   i s   t h e   c o r e   l o s s e s .   E ddy   c urr e n t ,   h y s t e r e s i s   l o s s   a n r e s i d ua l   l o s s   a l l   o f   t h e s e   h a v e   t o   do   w i t t o t a l   l o s s e s .   H y s t e r e s i s   l o s s e s   a r e   us u a l l y   do m i n a nt ,   a t   l o w   f r e que n c i e s   a n d   h i g f l ux  de n s i t i e s .   E ddy   c ur r e nt   l o s s e s   us ua l l y   do m i na t e ,   a t   hi g h   f r e que n c i e s .   E ddy   c urr e nt   l o s s e s   a r i s e   f r o m   a   c ha n ge   i n d uc t i o t h a t   ge n e ra t e s   e l e c t r o m o t i v e   f o r c e s ,   w h i c c a us e   a   c i r c ul a c u rr e nt   w i t hi n   a   m a g n e t i c   m a t e ri a l .   Co r e   l o s s e s   a r e   g i v e n   i n   w a t t   pe ki l o gra m ,   t hi s   i s   i ge n e r a l   a n d   f o r   s pe c i f i c   m a t e r i a l .          =       ( ) ( )   (15)     W h e r e     i s   t h e   m a s s   de n s i t y   of   t h e   c o r e   m a t e r i a l ,     i s   t h e   v o l um e   of   c o r e ,   a nd   , ,   a r e   c o n s t a n t s   w h i c h   c a b e   s e t   up  f r o m   t h e   m a n uf a c t u r e ' s   i n f o r m a t i o n .   H ow e ve r ,   t h e   m a n uf a c t u r e r' s   i n f o r m a t i o n   i s   o rdi na r i l y   e s t i m a t e f o s i n us o i da l   e xc i t a t i o n.   M o r e o v e r ,   t h e   t e s t   s a m pl e   s i z e   m a y   di v e r ge   f r o m   t h e   de s i g n e c o m po n e n t .   L o s s e s   a r e   de pe ndi n g   o t h e   s i z e   o f   t h e   c o r e   [ 13 ].       7.   H EA T   D I S S I P A TI O N   T hr o ug t h e   t ra n s f o r m e s u r f a c e ,   t h e   c o m b i n e l o s s e s   i w i n d i n g   l o s s e s   a n d   c o r e   l o s s e s   s h o ul d   b e   di s s i pa t e d.   T h e   p r e do m i na nt   h e a t   t r a n s f e m e c h a ni s m   i s   v i a   c o n v e c t i o o f   t h e   t ra n s f o r m e s u r f a c e .   T h e   e qu a t i o n   of   n e w t o n ’s   c o n v e c t i o j o i n s   h e a t   f l o w   t o   t e m pe r a t u r e   r i s e   ,   s u r f a c e   a r e a     a n d   t h e   c o e ff i c i e n t     of   h e a t   t r a n s f e r .        =     (16)      :   T h e   c o ppe r   l o s s e s   a n d   c o r e   l o s s e s .   H e a t   t ra n s f e r   c o e ff i c i e n t .   F o r   n o rm a l   h e a t   c o n v e c t i o n ,   h   i s   a   f un c t i o n   o f   t h e   h e i g ht ,   A ,   of   t h e   t ra n s f o r m e r.       = 1 . 42   ( ) 0 . 25   (17)     T h e   di f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   s u r f a c e   t e m pe r a t u r e   o f   t h e   t ra ns fo r m e o i n d uc t o r     a nd  t h e   a m b i e n t   t e m pe ra t u r e   i s   t h e   t e m pe ra t u r e   ri s e .   T h e   p r e di c t i o n   o f   t e m pe r a t u r e   ri s e s   of   t ra n s f o r m e r   b y   c a l c ul a t i n w i n di ng   l o s s e s   a n d   c o r e   l o s s e s .   A   b l e n d   o f   ra di a t i o a nd   c o n v e c t i o n   d i s s i pa t e s   t hi s   h e a t   f r o m   t h e   u n c o ve r e s u r f a c e s   of  t h e   t r a n s f o r m e r .   T h us ,   h e a t   di s pe r s a l   i s   de pe n de n t   upo t h e   t o t a l   u n c o v e r e s u r f a c e   o f   t h e   c o r e   a n d   t h e   t o t a l   un c o v e r e s ur f a c e   o f   t h e   w i n di ngs .   O n e   a pp r o a c t o   p r e d i c t   t e m pe r a t u r e   ri s e   i s   t o   s um   b o t w i n d i n g   l o s s e s   a n c o r e   l o s s e s ,   w h e r e   t h e   t h e rm a l   e n e r gy   i s   p r e s um e t o   b e   di s s i pa t e h o m o ge n e o us l y   t hr o ug h o ut   t h e   s u r f a c e   a r e a   of   w i n di n g   a n d   t h e   c o r e   a t   a l l   a m b i e nt   t e m pe r a t u r e s .   A t   t h e   e xpe c t e o p e r a t i n t e m pe r a t u r e   t hr o ug s ui t a b l e   c o r e   m a t e r i a l   s e l e c t i o n,   c o r e   l o s s e s   of   a   t ra n s f o r m e r   m a y   b e   m i ni m i z e [13 - 14 ].       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   hi gh  f r e qu e n c y   t r ans f or m e r s   i d i f f e r e nt   s h ape   o f   c or e   us i ng  m a t l a b   ( R e e m   F a l ah  H as s a n )   1163   8.   D ES I G N   P R O G R A M M I N G   T h i s   p r o g r a m   i s   n o t   t h e   o n l y   o n e ;   i t   i s   c o nt i nui t y   a nd  i m p r o v e m e n t   f o r   o t h e r   p r o g r a m s   b ui l t   i n   o t h e r   pr o g r a m m i n g   l a n gu a ge s .   W h e r e   t h e   M A T L A B   s of t w a r e   i s   us e t o   b ui l d   t hi s   p r o g r a m .   T h e   t w o   m a i c o n s i de r a t i o n s   r e qui r e d   f o r   b ui l di ng  t h i s   p r o gra m   a r e :   f i r s t l y ,   n e e de a e a s y   t o   us e   G U I,   t ha t   w o ul di s pl a y     a   l a r ge   a m o unt   o f   da t a   a n d   s e c o n dl y ,   t h e   a b i l i t y   t o   a c c e s s   v a ri o us   m a n uf a c t u r e s   c o r e   d a t a s h e e t   a nd  w i r e   da t a s h e e t .   T hi s   p r o g r a m   c o n t a i n s   m a n y   c o n t r o l s   o o bj e c t s   i de s i g i nt e r f a c e s   i n c l udi ng  (e d i t   t e xt   f o r   i n pu t   a n o ut pu t   c a l c ul a t i o n s ,   pus h b ut t o n   t o   s e l e c t   a ppl i c a t i o n s   a n d   t o   c a l c ul a t i o n s ,   t h e   po p - up  m e n u   t ha t   a l l o w s     t h e   us e t o   c h o o s e   f r o m   s e v e r a l   o pt i o n s ,   t a b l e ,   p a n e l ,   a nd  s t a t i c   t e xt   t o   de s c r i b i n g   e a c h   e di t   t e xt ) .     8. 1 .   P o s s i b i l i ty   an d   tas k s   o th e   d e s i gn   p r o gr am   T h e   de s i g o f   t h e   t ra n s f o r m e r s   a n d   i n d uc t o r s   w i t t h e   h e l p   o t h e   p r o gra m   i s   s i m i l a t o   t h e   t r a di t i o na l   de s i gn  m e t h o i t e rm s   o f   t h e   l a w s   a nd  r e l a t i o n s h i ps   t h a t   go ve rn  t h e   de s i g n ,   b ut   t h e   p r o gra m   p r o v i de us   w i t a n   e a s y   a n f a s t   w a y   t o   c o m pl e t e   c o m pl e a n r e pe t i t i v e   c a l c ul a t i o n s ,   e s pe c i a l l y   w h e n   t h e   p r o c e s s   r e qui r e s   a c c e s s   t o   a   go o de s i gn .   T h e   de s i g n e r   n e e ds   t o   c o m pl e t e   m a ny   de s i gn s   by   m o di fy i n t h e   v a l ue   o f   t h e   v a ri a b l e s   a n r e pe a t   t h e   c a l c ul a t i o n s   f o r   a n a l y s i s   a n d   i m p a c t   s t u dy ,   w h i c h   i s   d i f f i c ul t   t o   v e r i fy   dur i ng  m a nua l   c a l c u l a t i o n s   t h a t   n e e a   l o n t i m e   t o   c o m pl e t e   t h e   c a l c ul a t i o n s .   T h e   p r o c e dur e s   de s i g o f   t ra n s f o r m e r   a n i n duc t o r   by   us i ng  t h e   M A T L A B   s of t w a r e   h a v e   t h e   f o l l ow i n g   a dv a nt a ge s .     a.   It   ha s   t h e   c a p a b i l i t y   t o   s t o r e   l a r ge   a m o u n t   o f   de s i gn  da t a .     b.   A   l a rge   n u m b e r   o f   l o o ps   c a n   b e   i n c o r po ra t e i t h e   de s i g p ro gr a m .     c.   A r i t hm e t i c   o pe ra t i o n s   du r i ng  de s i g c a b e   pe r f o r m e d   a t   a pp r e c i a b l y   h i g s pe e ds ,   w hi c r e s ul t s     i n   r e duc i n g   t h e   t i m e .     d.   H i gh   a c c ura t e   a n d   r e l i a b l e   de s i gn s   a r e   o b t a i n e d .   e.   It   i s   po s s i b l e   t o   o pt i m i z e   t h e   de s i g n,   w i t h   a   r e duc t i o n   i n   o v e r a l l   c o s t   a n d   i m p r o v e m e n t   i n   pe r f o r m a n c e .     T h e   t a s ks   o f   t h e   p r o g r a m   a r e   t h a t   m ul t i p l e   i n pu t s   i n c r e a s e   t he   l i ke l i h o o of   a n   e rr o r,   s o   t h e   p r o gra m   i s   de s i g n e i n   a   w a y   t ha t   p r o t e c t s   us e r s   f r o m   m a k i n g   a   m i s t a ke   w h e e nt e ri n g   da t a   a s   f o l l ow s :     a.   W h e a   us e s ki ps   a   po i n t   o f   i n s e r t i ng   da t a   w i t h o ut   a n y   e nt r y ,   t h e   r e s ul t s   w i l l   b e   z e r o   i t   m e a n s     t h e   s o f t w a r e   do e s n ’t   do   a n y   c a l c ul a t i o n s .   b.   W h e n   i n s e rt i n g   a u n e xpe c t e v a l ue ,   a   w a rn i ng  m e s s a ge   w i l l   a ppe a r.       9.   S TEP S   O F   W O R K   T H E   P R O G R A M   T h e r e   a r e   s t e ps   r a ngi ng   i t h e   p r o gra m   f r o m   e nt e ri n g   s pe c i f i c a t i o n s   t o   c a l c ul a t i n g   l o s s ,   r e gu l a t i o n,   e ff i c i e n c y ,   t e m pe r a t u r e   ri s e   a nd  w i n do w   ut i l i z a t i o n .   A n   o v e r v i e w   of   e a c h   o f   t h e s e   s t e ps   i s   s h o w n   a s   f o l l o w s .     9. 1 .   M ai n   m e n u   In  t h e   m a i m e n u   a s   s h o w n   i F i g u r e   2 ,   t h e   us e r   c h o o s e s   o n e   o f   t h e   a p pl i c a t i o n s .   T hi s   p r o g ra m   i n c l ude s   f o ur t e e a pp l i c a t i o n s ,   i t hi s   pa pe r,   t h e   pus h - p ul l   w i t o n e   o ut put   a n d   f o r w a r d   c o n v e r t e w i t t w s w i t c h e s ,   t w o   o ut put s   w e r e   t a ke f o r   de s i g a n d   s i m ul a t i o n.           F i gu r e   2 .   M a i m e n u     9. 2 .   S p e c i f i c at i o n s   A f t e r   s e l e c t i n g   t h e   a pp l i c a t i o f r o m   t h e   m a i m e n u ,   t h e   s pe c i f i c a t i o i nt e r f a c e   w i l l   a ppe a r   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   3   t h e r e qui r e f r o m   a   us e r   t o   e nt e t h e   f o l l o w i n s pe c i f i c a t i o n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :   1159   -   1172   1164     O ut put   c u rr e nt     In p ut   v o l t a ge     F r e que n c y     D ut y   c y c l e     T e m pe ra t u r e   r i s e     A m b i e n t   t e m pe ra t u r e     D e s i r e e f f i c i e n c y   A f t e r   e n t e r i n g   t h e   s pe c i f i c a t i o n s ,   t h e   us e r   c a c h o o s e   f r o m   s a m e   i n t e r f a c e   t h e   m a t e ri a l   s pe c i f i c a t i o n   w h i c i s   s ui t a b l e   w i t h   f r e que n c y   a n d   a pp l i c a t i o n.             F i gu r e   3 .   I nt e r f a c e   fo r   s pe c i f i c a t i o n s   a n d   c a l c ul a t e   o ut pu t   po w e r   a n d   a ppe ra n t s   po w e r       9. 3 .   C o r e   d ata   d e t e r m i n ati o n   T h e   s e c o n i nt e r f a c e   i s   i l l us t r a t e i F i g u r e   4 .   T h e   l e f t   s i de   of   t hi s   i n t e r f a c e   w i t h   t h e   t i t l e   " Ca l c ul a t e   E l e c t r i c a l   Co n di t i o a nd  Co r e   G e o m e t r y "   us e t o   c a l c ul a t e   c o r e   ge o m e t r y , .   A f t e c a l c u l a t i n g   t h e   t h e   n e xt   s t e i de s i g p r o c e s s   i s   t o   s e l e c t   s ui t a b l e   c o r e   w i t h   t h e   c o r e   ge o m e t r y   c l o s e   t o   t h a t   c a l c ul a t e d.   A t   f i r s t ,   t h e   us e s e l e c t s   t h e   s ha pe   o f   c o r e   f r o m   t h e   po p - up   m e n u   s e c t i o n   w i t t h e   t i t l e   " C h o o s e   t h e   Co r e   S ha pe " ,     t h i s   po p - up  m e n u   c o n t a i n s   c o r e   s ha pe s   s uc h   ( E F D ,   E E ,   R M   a n P Q …e t c . ) .   T h e   ri g ht   s i de   w i t h   t h e   t i t l e   " Co r e   In f o r m a t i o n "   c o n t a i n s   t h e   f o l l ow i n g   i n f o r m a t i o (w e i gh t   o f   c o ppe r ( ) ,   w e i gh t   o f   c o r e (  ) ,   m e a l e n g t h   t u rn  (M L T ) ,   m e a pa t l e n g t (M P L ),   s u r f a c e   a r e a ( ),   c r o s s   s e c t i o n   a r e a ( ) ,   w i n do w   a r e a ( ) ,     a r e a   p r o duc t ( ) ,   c o r e   ge o m e t r y ( )   i nduc t a n c e   f a c t o r s ( )   a n d   d i m e ns i o n   o f   c o r e ).   T h i s   i n f o r m a t i o i s   di s pl a y e by   t h e   p r o gra m   a f t e r   s e l e c t i n g   t h e   s ha pe   o f   t h e   c o re .             F i gu r e   4 .   I nt e r f a c e   fo r   c o r e   da t a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   hi gh  f r e qu e n c y   t r ans f or m e r s   i d i f f e r e nt   s h ape   o f   c or e   us i ng  m a t l a b   ( R e e m   F a l ah  H as s a n )   1165   9. 4 .   D e te r m i n ati o n   s k i n   d e p th   an d   w i r e   gau ge   T h e   t hi r d   i nt e r f a c e   i n c l ude s   t h e   de t e r m i n a t i o s k i de pt a nd  w i r e   ga u ge ,   a l s o   i n c l ude s   c a l c u l a t i o n s   (c urr e n t   de n s i t y ,   w i r e   a r e a ,   n u m b e o f   t u rn s   a n d   w i r e   s t ra n ds ).   I t h i s   i nt e r f a c e ,   a s   s h o w n   i F i gu r e   5,     t h e   p r o gra m   h a s   t h e   a b i l i t y   t o   c o m pa r e   t h e   v a l ue   o f   t h e   c a l c ul a t e w i r e   a r e a   w i t h   t h e   w i r e   a r e a   i n   t h e   t a b l e   t s e l e c t   v a l ue   e qua l   t o   o r   g r e a t e r   t ha n   10 o f   c a l c ul a t e v a l u e   a c c o r di n t o   t h e   p r i n c i p l e   o f   t h e   h y b r i de s i g n   m e t h o d.   A l l   t h e s e   pa ra m e t e r s   a r e   c a l c ul a t e a nd  w i r e   i s   s e l e c t e t hr o ug t h e   c l i c o t h e   c a l c ul a t e   b ut t o n .           F i gu r e   5 .   I nt e r f a c e   fo r   de t e r m i n a t i o s ki de pt a n d   w i r e   g a u ge       9. 5 .   Lo s s e s ,   e ff i c i e n c an d   r e gu l ati o n   T h e   f o ur t i nt e r f a c e   i n c l ude s   pe r f o r m a n c e   c a l c ul a t i o n s   w h i c a r e   de s c r i b e a s   f o l l o w s   a.   Ca l c ul a t i o o f   r e s i s t a n c e   o f   pr i m a r y   a n d   s e c o n da r y   w i n d i n gs .   b.   Ca l c ul a t i o o f   c o ppe r   l o s s e s   a nd  c o r e   l o s s e s .   c.   Ca l c ul a t i o o f   r e gul a t i o n ,   w h i c h   de pe n ds   o n   t h e   v a l ue   o f   c o p pe r   l o s s e s .   d.   Ca l c ul a t i o o f   w a t t   pe r   ki l o g r a m   w h i c i s   de pe nde nt   o (f r e que n c y ,   m a x i m um   f l ux   de n s i t y   a n d   c o r e   l o s s   c o e ff i c i e n t s   e.   Ca l c ul a t e   c o r e   l o s s e s .   f.   Ca l c ul a t i o o f   w a t t   pe u n i t   a r e a ,   w hi c i s   de pe n de n t   o t o t a l   l o s s e s   a n s u r f a c e   a r e a   o f   t h e   c o r e ,   f r o m   t h i s   t h e   t e m pe ra t u r e   r i s e   a n d   h e a t   t ra n s f e r   c a b e   c a l c ul a t e w h i c de pe n ds   o c o r e   h e i g h t   a n d   t e m pe ra t u r e   r i s e .     T h e s e   pa r a m e t e r s   a r e   c a l c ul a t e b y   c l i c o n   t h e   c a l c ul a t e   b ut t o n   a s   s h o w n   i F i gu r e   6 .             F i gu r e   6 .   I nt e r f a c e   fo r   c a l c ul a t e   l o s s e s ,   e ff i c i e n c y   a n r e gu l a t i o n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :   1159   -   1172   1166   10.   C I R C U I O F   S WI TC H - M O D E   P O WER   S U P P LY   T h e   c i r c ui t   o f   s w i t c h   m o de   po w e r   s up pl y   c a b e   di v i de i nt o   t w o   pa r t s .   W h e r e   pa rt s   r e qu i r e   i s o l a t i o b e t w e e n   t h e   o ut pu t   a nd   t h e   i nput   c i r c ui t ,   a n d   o t h e pa rt s   do n' t   r e qui r e   i s o l a t i o n.   A i s o l a t e d   t o po l o g y   ut i l i z e s     a   t r a n s f o r m e t o   gi v e   D C   i s o l a t i o b e t w e e n   t h e   o ut pu t   a n d   t h e   i n p ut   v o l t a ge .   T h e   n o n - i s o l a t i o c i r c ui t   m o r e   of t e n   ut i l i z e s   a n   i n duc t o r .   T h e   t o po l o gi e s   of   D C - D c o n v e r t e r   a r e   de s i g n e t o   m e e t   t h e   s pe c i f i c   de m a n ds   of  D l o a ds .   T h e r e   a r e   s e v e r a l   t y pe s   o f   D t o   D C   c o n v e rt e t h a t   c a b e   f un c t i o a s   s w i t c h i n g   m o de     r e gul a t o r   [ 15 - 16 ] .   T h e   hi g f r e que n c y   t ra n s f o r m e r   us e i n   D C - D c o n v e r t e r s   i s   de s c r i b e a s   f o l l ow s :     10. 1 .   P u s h - p u l l   c o n v e r te r   P us h - pu l l   c o n v e r t e r   c o n s i s t s   o f   t w o   fo r w a r d   c o n v e r t e r s ,   m a g n e t i z i ng  c o r e   i t hi s   t y pe   of   c o n v e r t e b e   i n   b o t h   d i r e c t i o n s ,   t ha t ’s   m e a i B - H   l oo bo t h   t h e   po s i t i v e   (qua rd r a nt 1)  a n d   n e ga t i v e   (qua r d ra n t 3)  a r e   us e pe r i o di c a l l y .   T h e   pus h - pul l   t r a n s f o r m e r   i s   m uc h   s m a l l e t ha a   f o r w a r c o n v e rt e t ra n s f o r m e r,   i pus h - pu l l   ut i l i z e s   t h e   c o r e   o f   t r a n s f o r m e m uc m o r e   e f f i c i e n t l y   t h a f o r w a r d   c o n v e r t e r.   T h e   s c h e m e   o f   pus h - pu l l   c o n v e r t e r   s h o w n   i F i gu r e 7 .   W h e s w i t c h   i s   " O N "   a nd  s w i t c h 2   i s   " O F F "   di o de   D 1   b e c o m e s   fo r w a r b i a s e d,   a n di o de   D b e c o m e s   r e v e r s e   b i a s e d.   T h e   d i o de   D b e c o m e s   r e v e r s e   b i a s e a n d   d i o de   D b e c o m e s   fo r w a r b i a s e w h e s w i t c 2   i s   " O N "   a nd  s w i t c h   i s   " O F F " .   T w o   di o de s   be c o m e   fo r w a r d   b i a s e w h e b o t h   s w i t c h e s   a r e   " O F F " [ 17 - 18 ] .           F i gu r e   7 .   B a s i c   c i r c ui t   o f   pus h - pul l   c o n v e rt e r       In  t hi s   c i r c ui t ,   t h e   c urr e nt   f l o w i n i b o t t h e   p ri m a r y   a n s e c o n da r y   w i n di ngs   i s   i n t e rr upt e d   b e c a us e   of   us i n c e n t e r   t a c i r c ui t .   T h e   e f fe c t i ve   R M S   c urr e n t   v a l ue   c h a nge s   i f   t h e   c urr e nt   i t h e   r e c t i f i e t ra n s f o r m e b e c o m e s   i n t e rr up t e d.   T hus ,   t h e   s i z e   o f   t h e   t r a n s f o r m e i s   n o t   o nl y   s pe c i f i e by   t h e   l o a d   de m a nd   b ut   f u r t h e r m o r e ,   by   t h e   a pp l i c a t i o b e c a us e   of   c o ppe r   l o s s e s   pr o duc e   due   t o   t he   c urr e n t   w a v e fo r m .   T h e   R M S   c urr e n t   i s   t h e   pe a k   c urr e n t   t i m e   s qu a r e   r o o t   du t y   ra t i o   [19 ] .   T h e   p ri m a r y   vo l t a ge ,   a v e r a ge   i n pu t   c u rr e nt   a nd   pe a k   c u rr e n t   a r e   s h o w n   i n   t h e   f o l l ow i n e qu a t i o n s .     =  . 2     (18)        =      (19)     ( ) =  2   (20)     A c c o r di n g   t o   t h e   n u m b e o f   t urn s   o f   t h e   c e nt e r - t a ppe t r a n s f orm e r,   t h e   n u m b e r   o f   t u rn s   i t h e   p ri m a r y   s i de   a r e   s a m e ,   t h e s e   w i n d i n gs   a r e   w o un i t h e   s a m e   d i r e c t i o n .   A s   w e l l   a s   t h e   s e c o n da r y   s i de .   T h e   f o r m ul a s   fo r   c a l c u l a t e   n u m b e r   o f   t u rn s   f o r   p ri m a r y   a nd  s e c o n da r y   a r e   gi v e n   by   ( 21 )   a n d   ( 22 )   [7 - 19 ].       =       . 10 4     (21)     = ( + ) ( 1 + 100 )     (22)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   hi gh  f r e qu e n c y   t r ans f or m e r s   i d i f f e r e nt   s h ape   o f   c or e   us i ng  m a t l a b   ( R e e m   F a l ah  H as s a n )   1167   10. 1 . 1.   Tr an s fo r m e r   D e s i gn   R e s u l ts   an d   S i m u l ati o n     D e s i gn  t hi s   t ra n s f o r m e r   w i t t h e   f o l l ow i n g   s pe c i f i c a t i o n s   a s   s h o w n   i T a b l e   1.   W i t t h e   i n c r e a s e   i f r e que n c y ,   t h e   m a g n e t i c   m a t e r i a l   p r o duc e s   e n e r gy   l o s s e s .   I t hi s   e xa m pl e   t o   r e duc e   t h e s e   l o s s e s ,   a   m a t e ri a l   w i t l o w   c o n duc t i v i t y   i s   us e d ,   l i ke   f e rr i t e .   F o t h e   s a m e   s pe c i f i c a t i o us e t w o   s h a pe s   o f   t h e   c o r e   w i t t h e   s a m e   m a t e ri a l .   T h e   s h a pe s   o f   t h e   c o r e   t ha t   us e a r e   E T D - 29   a nd   E P C - 2 5,   t o   s h o w   t ha t   t h e   ge o m e t r y   of   t h e   c o r e   i n f l ue n c e s   t h e   e f f i c i e n c y   of   t h e   c o n v e r t e r.   T h e   r e s ul t s   o f   de s i gn  by   us i ng  t h e s e   c o r e s   a r e   s h o w n   i T a b l e   2.       T a b l e   1 .   T r a n s f o r m e r   s pe c i f i c a t i o n s   f o r   pus h - pul l   c o n v e r t e r   V a l u e   P a ra m e t e r   24V   M i n i m u m   i n p u t   v o l t a g e   32V   M a x i m u m   i n p u t   v o l t a g e   5V   O u t p u t   v o l t a g e   8A   O u t p u t   c u rre n t   1V   D i o d e   v o l t a g e   d r o p   0 . 5   M a x i m u m   d u t y   ra t i o   5 0   k H z   F re q u e n c y   1%   Re g u l a t i o n       T a b l e   2 .   V a r i a b l e s   pa r a m e t e r   o f   pus h - pul l   t r a n s f o r m e r   Co r e   s h a p e   E P C - 25   Co r e   s h a p e   E T D - 29   P a ra m e t e r s   0 . 0 1 4 4 1 6   cm 5   0 . 0 5 1 4     cm 5   Co r e   g e o m t ri y   c o e ff i c i e n t     26   16   N u m b e r   o p r i m a ry   t u rn s   7   4   N u m b e r   o s e c o n d a r y   t u r n s   23 #   23 #   W i r e   g a u g e   o f   s t ra n d   0 . 0 0 2 6 1 5 2     cm 2   0 . 0 0 7 2 7 2 0   cm 2   P ri m a ry   b a r e   w i r e   a r e a   0 . 0 1 0 2 5 1 9   cm 2   0 . 0 2 8 5 0 6 5   cm 2     S e c o n d a r y   b a r e   w i r e   a re a   1   1   N u m b e r   o p r i m a ry   s t ra n d s   4   4   N u m b e r   o s e c o n d a r y   s t ra n d s   0 . 7 3 3 5 6   W   0 . 5 5 6 8 3 5   W   Co p p e l o s s e s   1 . 5 2 8 2 5   %   1 . 1 6 0 0 7   %   Re g u l a t i o n   0 . 0 5 3 6 5 2   W   0 . 1 1 5 5 9   W   Co r e   l o s s e s   0 . 7 8 7 2 1 2   W   0 . 6 7 1 8 5 9   W   T o t a l   l o s s e s   9 8 . 3 8   %   9 8 . 6 1 9   %   E ffIc i e n c y   3 0 . 3 4   °C   1 4 . 6 3 8 °C   T e m p e ra t u re   ri s e   0 . 3 3 3 9   0 . 1 1 6 7 2   W i n d o w   u t l i z a t i o n       A s   c a n   b e   s e e n   i t h e   T a b l e   2,   t h e   h i g h e n u m b e r   o f   t urn s   b y   us i n E P C - 25  c o r e   c o m pa r e t o     ETD - 29   c o r e   r e s ul t e d   i h i g h   c o ppe r   l o s s e s .   T h e   c o r e   l o s s e s   of   de s i gn  i t h e   E T D - 29   c o r e   a r e   hi g b e c a us e   o t h e   a r e a   p r o duc t   o f   t h e   c o r e .   E P C - 2 c o r e   h a s   a   s u r f a c e   a r e a   l e s s   t h a a   s u r f a c e   a r e a   o f   E T D - 29   c o r e ,     t h e r e f o r e   t h e   t e m pe ra t u r e   r i s e s   of   t h e   t ra n s f o r m e r   i c a s e   of   us i n g   E P C - 25  c o r e   i s   hi g h   t h a t h e   t e m pe ra t u r e   ri s e s   of   t h e   t ra n s f o r m e r   i n   c a s e   o f   us i n E T D - 2 c o r e .   T h e   be s t   de s i gn   w a s   o b t a i n e us i n E T D - 29  c o r e ,   a l t h o ug a dj us t m e nt s   w e r e   do n e   o t h e   n u m b e r   o f   s t ra n ds   o f   w i r e   t o   m a ke   t h e   w i n do w   of   c o r e   a c c o m m o da t e   t h e   a m o unt   o f   c o ppe r .     T h e   t r a n s f o r m e o f   t h e   pus h - pu l l   c o n v e r t e w a s   s i m u l a t e b y   us i ng   E T D - 29   c o r e .   F i gu r e   8   ( a )   s h o w s     t h e   c i r c ui t   d i a g ra m   f o r   s i m u l a t i o a nd  F i gu r e   8   ( b )   s h o w s   t h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   o f   pri m a r y   vo l t a ge ,   s e c o n da r y   vo l t a ge   a nd  n o - l o a c u rr e n t .   T a b l e   3   s h o w s   t h e   c o m pa ri s o ns   b e t w e e n   de s i g v a l ue s   a n d   s i m ul a t i o n   v a l ue s ,   S i m ul a t i o v a l ue s   a r e   o b t a i n e d   a f t e t h e   t ra n s f o r m e i s   l o a de a t   (R = 1 . 5 Ω ).       T a b l e   3 .   Co m p a r i s o n s   b e t w e e n   de s i g n   v a l ue s   a n d   s i m ul a t i o v a l ue s     D e s i g n   v a l u e s   S i m u l a t i o n   v a l u e s   E rro r   O u t p u t   p o w e r   4 8   W   4 7 . 8 9   W   0 . 2 2 9 1 6 %   Co p p e l o s s e s   0 . 5 5 6 8 3 5   W   0 . 5 6 1 1 7 5   W   - 0 . 7 7 9 4 0 5 %   Re g u l a t i o n   1 . 1 6 0 0 7   %   1 . 1 7 5 5   %   - 1 . 3 3 0 0 9   %   E ffi c i e n c y   9 8 . 6 0 3 3   %   9 8 . 1 2 3 %   0 . 4 8 7 1 0 3 3 %       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :   1159   -   1172   1168     (a )     (b )     F i gu r e   8 .   ( a )   P us h - pul l   c i r c u i t   di a g r a m ,   (b S i m u l a t i o r e s ul t s ,   p ri m a r y   vo l t a ge ,   s e c o n da r y   vo l t a ge   a n n o - l o a d   c u rr e nt       10. 1 . 2.   P r ac ti c al   i m p l e m e n ta ti o n   an d   t e s r e s u l t   F o r   i m p l e m e n t e d   t ra n s f o r m e r,   E T D - 2 9   c o r e   w a s   us e d,   a n d   23A W G   w a s   us e d   f o r   p r i m a r y   w i n d i n g   w i t h   num b e r   o f   s t ra n ds   1 ,   a n 2 3A W G   f o r   s e c o n da r y   w i n d i n g   w i t h   n u m b e r   o f   s t r a nds   4.   P us h - pu l l   c o n v e r t e r   w a s   i m pl e m e n t e t o   t e s t   t h i s   t r a n s f o r m e r   a s   s h o w n   i n   F i gu re   9   ( a ) .   W h e r e   H e In v e r t e r   B uf fe r   IC  404 w a s   us e t o   ge t   1 00   kH z   f r o m   i t ,   a n d   D - t y pe   f l i p - f l o (CD 4013M S w a s   us e d   t o   ha l v e s   f r e que n c y   t o   50   kH z .   A l s o ,   t h e   M C3415 M O S F E T   d ri v e   w a s   us e d.   M C3415 M O S F E T   d r i v e r s   a r e   du a l   i n v e rt i n g   h i g h - s pe e d r i v e r s   s pe c i f i c a l l y   de s i gn e f o r   a ppl i c a t i o n s   t ha t   r e qu i r e   l o w   c ur r e nt   di gi t a l   c i r c u i t r y   t o   dr i v e   l a r ge   c a pa c i t y   l o a ds T h i s   de v i c e   fe a t u r e s   l o w   i n put   c u rr e n t   m a k i n g   i t   CM O S   ( c o m pl e m e n t a r y   m e t a l - o xi de - s e m i c o n duc t o r a n d   L S T T L   (L ow   P ow e r   S c h o t t ky   T r a n s i s t o r - T r a n s i s t o r   L o gi c l o gi c   c o m pa t i b l e ,   i n put   h y s t e r e s i s   fo r   f a s t   o ut put   s w i t c h i n g   t ha t   i s   i nde pe n de n t   o f   i n put   t r a n s i t i o t i m e ,   a nd  t w o   h i g c u rr e n t   pi n s   o ut put s   i de a l l y   s ui t e d   f o r   dri v i ng  po w e r   M O S F E T .   T h e   a p pe a r a n c e   o f   a   s pi ke   i n   p r a c t i c a l   r e s ul t s   w a s   due   t o   l e a ka ge   i nduc t a n c e   i t h e   w i n d i n g .     In  a ddi t i o n ,   t h e   t ra n s f o r m e w i n d i n g   w a s   do n e   m a n u a l l y .   T h e   p ra c t i c a l   r e s ul t s   a r e   s h o w n   i F i gu r e   9   ( b )   F i gu r e   9   ( c ) ,   a n d   F i g u r e   9   ( d ) .               F i gu r e   9( a ) .   P r a c t i c a l   c i r c ui t       F i gu r e   9 (b ) P r i m a r y   vo l t a ge   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.