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电源高频变压器的规划办法简介

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  设计高频变压器是电源设计过程中的难点,下面以反馈式电流不连续电源高频变压器为例,向大

电源高频变压器的规划办法简介


  规划高频变压器是电源规划过程中的难点,下面以反应式电流不接连电源高频变压器为例,向咱们介绍一种电源高频变压器的规划办法。


  规划方针:电源输入交流电压在180V~260V之间,频率为50Hz,输出电压为直流5V、14A,功率为70W,电源作业频率为30KHz。


规划过程:


1、核算高频变压器初级峰值电流Ipp


  由所以电流不接连性电源,当功率管导通时,电流会到达峰值,此值等于功率管的峰值电流。由电感的电流和电压联系V=L*di/dt可知:


  输入电压:Vin(min)=Lp*Ipp/Tc


取1/Tc=f/Dmax,则上式为:
       
               Vin(min)=Lp*Ipp*f/Dmax


其间:   V in : 直流输入电压,V
   
      Lp  : 高频变压器初级电感值,mH
   
      Ipp : 变压器初级峰值电流,A
   
      Dmax: 最大作业周期系数
   
      f  : 电源作业频率,kHz


  在电流不接连电源中,输出功率等于在作业频率下的每个周期内贮存的能量,其为:


                  Pout=1/2*Lp*Ipp2*f
将其与电感电压相除可得:


        Pout/Vin(min)=Lp*Ipp2*f*Dmax/(2*Lp*Ipp*f)
         
由此可得:


             Ipp=Ic=2*Pout/(Vin(min)*Dmax)


其间:Vin(min)=1.4*Vacin(min)-20V(直流涟涉及二极管压降)=232V,取最大作业周期系数Dmax=0.45。则:


         Ipp=Ic=2*Pout/(Vin(min)*Dmax)=2*70/(232*0.45)=1.34A


当功率管导通时,集极要能承受此电流。


2、求最小作业周期系数Dmin


  在反应式电流不接连电源中,作业周期系数的巨细由输入电压决议。


              Dmin=Dmax/[(1-Dmax)*k+Dmax]


其间:k=Vin(max)/Vin(min)


   Vin(max)=260V*1.4-0V(直流涟波)=364V,若答应10%差错,Vin(max)=400V。


   Vin(min)=232V,若答应7%差错,Vin(min)=216V。


由此可得:


            k=Vin(max)/Vin(min)=400/216=1.85


      Dmin=Dmax/[(1-Dmax)*k+Dmax]=0.45/[(1-0.45)*1.85+0.45]=0.31


  因而,当电源的输入直流电压在216V~400V之间时,作业周期系数D介于0.31~0.45之间。


3、核算高频变压器的初级电感值Lp


         Lp=Vin(min)*Dmax/(Ipp*f)=216*0.45/(1.34*30*103)=2.4mH


4、核算出绕组面积Aw和铁心有用面积Ae的乘积Aw*Ae,挑选铁心尺度。


  假如咱们只绕初级于线架上,则:


             Aw*Ae=(6.33*Lp*Ipp*d2)*108/Bmax


其间:d为绝缘线的直径,Bmax挑选为Bsat/2。


  在反应式变压器中,假如初级占30%的绕组面积,则其他的70%为次级和绝缘空间,因而,Aw*Ae须再乘以3倍,为了安全起见,咱们将其进步为4倍。因而,


             Aw*Ae=4*(6.33*Lp*Ipp*d2)*108/Bmax


此式仅仅预算,最终铁心和线架的挑选是能够改动的。


  假定挑选绕组绕线的电流密度为400c.m/A,则400c.m/A*1.34A=536(c.m),咱们参阅美国线规(AWG),取NO.22AWG导线,其值为0.028IN。咱们挑选TDK H7C1资料的E-E型铁心,它在100℃时,Bsat=3900G,Bmax=Bsat/2=1950G,可得:


       Aw*Ae=4*(6.33*Lp*Ipp*d2)*108/Bmax
          =4*(6.33*2.4*103*1.34*0.0282)*108/1950
          =3.27cm4


  由TDK目录中可查得EE42*42*15的铁心和线架Aw*Ae=1.83cm2*1.83cm2=3.33cm4,因而,咱们选用此铁心。


5、核算空气空隙长度Lg


  在反应式电源变压器中,磁通只在榜首象限中改变,电流磁通量不会呈现负值。为避免变压器饱满,能够选用大体积铁心或在磁通途径上运用空气空隙,为削减电源体积,咱们选用空隙法,使磁滞回路变的平整,在相同的直流偏压下可下降作业的磁通密度。


  在磁通途径上,空气空隙会发生较大的磁阻,因而,变压器所存储的大部分能量是在空气空隙中,空气空隙体积为Vg,长度为Lg。由,


             1/2*Lp*Ipp2=1/2*Bmax*H*Vg*108


                  Vg=Ae*Lg


                u0H=Bmax/(0.4*π)


                u0 :空气磁导率=1


可得:


   Lg=0.4*π*Lp*Ipp2*108/(Bmax2*Ae)=0.4*π*2.4*10-3*1.342*108/(19502*1.82)=0.078cm


因而,咱们在E-E铁心中心柱切割0.078cm的空隙。


6、核算变压器初级线圈Np


       Np=Lp*Ipp*108/(Ae*Bmax)=2.4*10-3*1.34*108/(1.82*1950)=90(T)


7、核算变压器次级线圈Ns


  在输入电压最小、作业周期最大时,核算变压器次级线圈Ns。


        Vout+Vd=Vin(min)*Dmax/(1-Dmax)*Ns/Np    (Vd是整流管压降)


        Ns=Np*(Vp+Vd)*(1-Dmax)/(Vin(min)*Dmax)
         =90*(5+1)*(1-0.45)/(232*0.45)
         =2.84(T)


取整数为3圈。


  电源输入电流为14A,400c.m/A*14A=5600(c.m),考虑到集肤效应和出产作业便利,咱们选用1400c.m,4条线并联联运用,AWG NO:18即可。


  高频变压器的规划办法许多,期望此例对咱们有所协助。



 

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