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变压器设计参考

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5.1、4A 变压器设计,输入220V 交流

高频变压器规格要求如下:

输入电压:有效值最大为240V

输出电压:最大为30V ,平均输出电压为14V ,输出电流4A 辅助电压:输出电压为15V ,输出电流为0.5A

5.1.1、变压器匝数确定

铁芯材料选择EC2828,功率最大为100W ,Ae (有效截面)=86

最大电压值 V V 3364.1240max =*=

根据 e p s A B N f k V ????=max max

其中 K 为波形系数,有效值与平均值之比,正弦波为 4.44,方波为4。fs 为频率,Np 为匝数,Bmax 为最大电压下的磁通,Ae 为有效截面。fs 由开关管决定,用7760,频率为50k ;对于铁芯饱和磁通为390MT,这里假设最大电压对应的最大磁通为0.33T ,使它在非饱和范围。

方波系数K=4,当4

1=s on T t 时,最大电压对应最大磁通,此时高脉宽时间占1/4,当电压变小时,系统自动增加脉宽进行调节,使上面的式子继续保持平衡。

因此有:

60108633.010*******

3max max ≈?????=???=-e s p A B f k V N 匝 每匝的电压大小= V/Np =5.6V/匝

副边15V ,应为15/5.6=2.7匝,取3匝

副边30V ,应为30/5.6=5.34匝,取6匝

由此可以确定原副边匝数 N1=60匝 N2=3匝 N3=6匝

5.1.2、磁芯气隙的大小确定

实际设计工作是通过气隙大小调整来选定能量的传递方式。下图5.1示出三种可能的方式。图(a )是完全能量传递方式。这种方式传递同样的能量,峰值电流是很高的。工作中开关晶体管、输出二极管和电容器产生最大的损耗,且在变压器自身产生最大的铜耗(I 2R );图(b )表示不完全能量传递方式。此时,具有一个低电流斜率,这是电感较大的缘故。尽管这种工作方式损耗最小,但这大的磁化直流成分和高的磁滞将使大多数铁磁物质产生磁饱和。图(c )表示一个较好的折衷方法,它的峰值电流大小适中,峰值与直流有效值的比也比较适中。

当经调整气隙,使在合适的气隙大小下,就能得到这一传递方式。工作中噪声较小,效率也合理。

(a)完全能量传递方式

(b)不完全能量传递方式(原边电感较大)

(c)不完全能量传递方式(原边电感大小适中)

图5.1 在反激变换器中原边电流的波形(在三种情况下Iave 均相同)

在本项目中,取S on T T ?=5.0,Fs=50KHZ ,Ts=20us ,Ton=10us

原边电感可通过电流波形图的斜率t i ??/求出:

i t V L S

p ??= 在周期Ts 的平均输入电流Is

A W V P I S s 72.04

/33660=== P :功率 14V*4A=56W ,取60W

Vs :令其除以4,是最大电压,最小脉宽的最不利条件

A us

us T T I I on S S av 44.1102072.0=?=?= A I I av p 72.021== A I I P P 16.2312== A I I I P P 44.112=-=?

可求得原边电感

mH A

i t V L S p

583.044.1101044.12406=???=??=- 气隙长度 mm L A N u l P e P g 667.0583

.0866060420=???∏=??=

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