变压器计算
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1,连续工作模式。D取0.5;F=65KHZ;P0=10W;V0=40V;效率η=85%;
计算过程:
输入功率Pin=P0/0.85=11.76W
实在功率:Pt=Pin+P0=21.76W
1/(1+X)
AP=Ae*Aw=(Pt*10000/K0*Kf*FBwKj)
K0:窗口使用系数取0.2;
Kf:波形系数取4(正弦波取4.44)
F:频率65KHZ;
Bw:工作磁通密度取0.2T(后续做了一个取值0.25T的计算,计算可做参考,如果线绕不下,可以取0.25T计算得到结果)。
Kj:电流密度比例系数。本计算取铁粉心做计算,取值为403,并查表得X=-0.12.
代入计算得AP=0.035CM4(厘米的四次方)
(注:用其他公式,计算得大约值AP=0.1 cm4)
磁芯可选EE16;(或者EE19),一下计算是按照EE16做计算。
EE16磁芯型号查表得AP=0.0765CM4(厘米的四次方);Ae=19.20mm2(平方毫米)
Ts=1/F=15.38微秒;D=0.5,得出Ton=15.38*0.5=7.69=7.7微秒。
最小电压值Vs=85*1.35*1.2=138V
市电最小值取85V;整流后整流系数取1.35;电压波动系数取1.2。
初级匝数Np=Vs*Ton/B*Ae
B为交变工作磁密取0.2T(括号:另一个数值取0.25T);
Ae=19.20MM2
代入公式得Np=276.7=277圈(B取0.25T,得Np=222圈)
原边绕组每匝伏:Vs/Np=0.498V/匝
输出电压V0=40V,整流二极管0.7V,绕组上压降=0.6V;得40+0.7+0.6=41.3V
副边绕组匝数Ns=41.3/0.498=82.9=83圈(B=0.25T计算得Ns=67圈)
计算线径:原边绕组电流:Ip=11.8/138=0.0855A;(输入电压/最小输入电压)
X
电流密度J=Kj*(Aw*Ae)
Kj=403,取正数方便计算=400;X=-0.12;AP=0.0765CM4
得出J=544.5A/CM2
计算原边绕组裸线面积
Axp=Ip/J=0.000157CM2
查表得AWG#35线,Axp=0.0001589CM2
(8)计算副边绕组裸线面积:Axs=I0/J=0.25/544.5=0.000459CM2
查表得AWG#30线:Axs=0.0005067CM2
(9)电感计算:
周期内平均输入电流Is=Pin/Vs=0.0855A
导通时间平均电流Iave=Is*T/Ton=0.0855*2=0.171A
不完全能量传递模式:Ip1=Iave/2=0.0855A;Ip2=3Ip1=0.2565A
得出电流在导通时间内的变化值Ip2-Ip1=0.171A
原边电感计算:Lp=Vs*Ton/(Ip2-Ip1)=6.214MH
由此求出电感系数AL=Lp/(Np*Np)=81nH/平方匝(B取0.25T时,得126nH/平方匝)
(10)计算磁芯气隙:lg=μ0*Np*Np*Ae/Lp
μ0=4π*10e-7;(e-7表示10的负7次方)
Lp:原边电感。
Ae:磁芯面积MM2
代入公式得lg=0.298MM(B取0.25T时,得气隙长度0.191MM)
一、开关电源常用的拓朴结构(常用的有5 种):
1、正激电路(常用于低压大电流,功率100 至500W 线路)
电路的工作过程:
当开关S 开通后,变压器绕组N1 两端的电压为上正下负,与其耦合的N2 绕组两端的电压也是上正下
负。因此VD1 处于通态,VD2 为断态,电感L 的电流逐渐增长;
当开关S 关断后,电感L 通过VD2 续流,VD1 关断。S 关断后变压器的激磁电流经N3 绕组和VD3 流回
电源。
变压器的磁心复位:
开关S 开通后,变压器的激磁电流由零开始,随着时间的增加而线性的增长,直到S 关断。为防止变
压器的激磁电感饱和,必须设法使激磁电流在S 关断后到下一次再开通的一段时间内降回零,这一过
程称为变压器的磁心复位。
正激的理想波形为:
变压器的磁心复位时间为:
Tist=N3*Ton/N1
输出电压:输出滤波电感电流连续的情况下:
Uo/Ui=N2*Ton/N1*T
磁心复位过程:
2、反激电路(常用于100W 以下)
反激电路中的变压器起着储能元件的作用,可以看作是一对相互耦合的电感。
电路的工作过程:
当开关S 开通后,N1 电压上正下负,N2 电压下正上负,所以VD 处于断态,N1 绕组的电流线性增长,
电感储能增加;
当开关S 关断后,N1 绕组的电流被切断,变压器中的磁场能量通过N2 绕组和VD 向输出端释放。S
关断后的电压为:us=Ui+N1*Uo/N2
反激电路的工作模式:
电流连续模式:当S 开通时,N2 绕组中的电流尚未下降到零,输出电压关系:Uo/Ui=N2*ton/N1*toff
电流断续模式:S 开通前,N2 绕组中的电流已经下降到零,输出电压高于上式的计算值,并随负载减
小而升高,在负载为零的极限情况下,因此反激电路不应工作于负载开路状态。
反激电路的理想化波形:
3、半桥电路
电路工作过程:
S1 与S2 交替导通,使变压器一次侧形成幅值为Ui/2 的交流电压。改变开关的占空比,就可以改变二
次侧整流电压ud 的平均值,也就改变了输出电压Uo。
当 S1 导通时,二极管VD1 处于通态;S2 导通时,二极管VD2 处于通态;当两个开关都关断