高频变压器设计方法
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8、效率η; 9、温升∝。二、计算步骤: 1、计算视在功率PT; 视在功率PT因工作电路不同而别,如下图: 7、选用磁芯型式;高频变压器的设计方法之一一、设计条件: 1、工作电路; 2、原边电压Vp; 3、输出电压Vo; 4、输出电流Io; 5、开关工作频率fs; 6、工作磁通密度Bw;
AP=Aw · Ae视在功率与线路结构关系线路(b) PT=Po( + 1 )线路(a) PT=Po(1+ )线路(b)
PT=Po( + √
)AP值是磁芯窗口面积Aw与磁芯有效截面积Ae的乘积,即各种磁芯的AP示意图如下:1η1η1η
2
AwGDAeEI叠片铁芯AwGGEAeC型铁芯AeAw环形铁芯RPoPi( b )RPoPiN1=N2( a )Po( c )AP=( ) Kj Kj(允许温(允许温升25℃)升50℃)Pcu = Pfe433632-0.1733.84814.5Pcu>Pfe403590-0.1232.558.813.1Pcu = Pfe323468-0.1439.266.617.9Pcu>Pfe395569-0.1444.576.625.6Pcu = Pfe366534-0.1241.368.219.7Pcu = Pfe250365-0.1350.982.325AeAwLeWtMl其中: V01=KvAP0.75 Wt=KwAP0.75 As=KsAP0.5根据选取的磁芯,查出(计算)出如下参数: Le ——磁芯有效磁路长度(cm); Wt ——磁芯重量(KG); Ml ——绕组平均匝长(cm)。式中: AP ——为Aw和Ae两面积乘积(cm4); PT ——变压器视在功率(w);
铁芯种类耗损 Bw ——工作磁通密度(T); Fs ——开关工作频率(Hz); Ko ——窗口使用系数,一般取0.4; Kf ——波形系数,方波Kf =4.0,正弦波Kf =4.44; Kj ——电流密度比例系数; X ——与磁芯有关常数。各种磁芯结构常数如下表:KvXKsKw
带绕铁芯金属叠片磁芯铁粉磁芯一般罐形(配线)磁芯C型铁芯单线圈 J= KjAPXAeAw带绕铁芯AwGAe罐形铁芯KoKf FsBwKjPT×10411 + X Np=(匝) Ip=(A)(A/cm2)(cm)(cm2)(Ω)(W)3、计算原边绕组匝数Np: Ml = a1 + b1 + 0.95 ( a2 + b2 ) 其中:a1 + b1 为骨架内径尺寸的1/2 ; a2 + b2 为骨架外径尺寸的1/2。平均匝长计算如下图:
4、计算原边电流I p:5、计算电流密度J:J=Kj(Aw · Ae)X6、计算原边绕组裸线直径dP和截面积Axp: Ppcu = I p2Rp8、计算副边绕组匝数: dP=1.13※式中,在有中心抽头电路时,Ip需乘0.707的修正因素,根据计算的dP值选取初级导线,并查出带漆皮的线径、截面积和每cm电阻(Ω/cm)值。 Axp=
Vo′ = Vo+VDF7、计算原边绕组电阻值Rp和原边铜损Ppcu:Rp=Ml×Np×Ω/cma1a2b2b1
Vp×104KfFsBwAePoVpηI p×(0.707)※JI p×(0.707)※JNs =
(cm) Axs = (cm2)(Ω)(W)(W) P∑ =(W)(W) ×(W) dS = 1.13 选取副边绕组导线直径,查出带漆皮导线的线径、截面积和每cm电阻(Ω/cm)。
Pcu = Ppcu
+ Pscu式中:Vo′——副边总电压; VDF——输出二极管压降。9、 计算副边绕组裸线直径dS和截面积Axs:
12、计算在效率η下允许的总损耗P∑:13、计算允许之铁损Pf e: Pf e = P∑ Pcu10、计算副边绕组电阻值和副边铜损; Rs = Ml×Ns×Ω/cm Pscu = I o2Rs11、计算变压器总铜损 Pcu:
15、验算: 若Pf e′<Pf e,设计通过; 若Pf e′>Pf e,应重新选择磁芯进行计算。14、计算变压器铁损Pf e′: 根据磁芯的损耗曲线,查出在f s和Bw条件下,单位重量的功耗W/KG值,由下式计 算磁芯功耗。 Pf e′=NpVo′VpI o×(0.707)JI o×(0.707)J
PoηPo
WKGWt