用线径是O.8mm,截面积是0.5mm2圆铜线8根,分两组,每组4根并绕,然后两组并接。
4 线圈绕制
因为变换器用是中间抽头变压器,功率较大,宜采用三明治绕法。三明治绕法是中间初级绕组,两边次级绕组,或中间次,两边初。这种绕法会对变压器温度有很大帮助,且磁力线在变压器中分布较均匀,所以绕组耦合较均匀,漏感少,对外界干扰小,对纹波影响较小。本变压器初级绕组绕在中间,次级是中间抽头输出,共有4个绕组,各2个绕组绕在初级两边。
5 结语
实验证明,该高频大功率变压器满载工作时转换效率达到95.5%,磁芯温度58℃。工作稳定可靠,噪声很小,对外界干扰小,表现了优良电气特性。 设计中,在最大输出功率时,磁芯中磁感应强度不应达到饱和,以免在大信号时产生失真。
该变压器工作频率为38 kHz,由于工作频率较高,趋肤效应影响比较大,因此,在设计时应注意选择导线线径,避免由于趋肤效应引起有效面积减少。
单端反激开关电源变压器设计
单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感,它要承担着储能、变压、传递能量等工作。下面对工作于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器设计进行了总结。 一、已知的参数
这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定,包括:输入电压Vin、输出电压Vout、每路输出的功率Pout、效率η、开关频率fs(或周期T)、线路主开关管的耐压Vmos。
二、计算
第1步:计算反激电压:在反激变换器中,副边反射电压即反激电压Vf(反峰电压)与输入电压之和不能高过主开关管的耐压,同时还要留有一定的裕量(假设为150V)。
反激电压由下式确定: Vf=VMos-VinDCMax-150V
反激电压=开关管的耐压—输入直流电压最大值—150V(裕量)
第2步:确定原、副边的匝比:反激电压和输出电压的关系由原、副边的匝比确定。所以确定了反激电压之后,就可以确定原、副边的匝比了。
Np/Ns=Vf/Vout
原边匝数/副边匝数=反激电压/输出电压
第3步:另外,反激电源的最大占空比(一般取0.45%)出现在最低输入电压、最大输出功率的状态,根据在稳态下,变压器的磁平衡,可以有下式:
VinDCMin?DMax=Vf?(1-DMax)
输入电压最小值X占空比最大值=反激电压X(1—占空比最大值)
第4步:计算原边电感量:设在最大占空比时,当开关管开通时,原边电流为Ip1,当开关管关断时,原边电流上升到Ip2。若Ip1为0,则说明变换器工作于断续模式,否则工作于连续模式。由能量守恒,我们有下式:
1/2?(Ip1+Ip2)?DMax?VinDCMin=Pout/η
1/2X(原边电流为Ip1+原边电流Ip2 )X占空比最大值X输入电流电压最小值=输出功率/效率
一般连续模式设计,我们令Ip2=3Ip1
这样就可以求出变换器的原边电流,由此可以得到原边电感量: Lp= DMax?VinDCMin/fs?ΔIp
原边电感量=占空比最大值X输入直流电压最小值/振荡频率X变化的原边电流 对于连续模式,ΔIp=Ip2-Ip1=2Ip1;对于断续模式,ΔIp=Ip2 。 第5步:可由AwAe法求出所要铁芯: AwAe=(Lp?Ip22?104/Bw?K0?Kj)1.14
磁芯窗口面积X磁芯截面积=(原边电感量X原边峰值电流平方X104/磁芯工作磁感应强度X窗口有效使用系数X电流密度系数 )
在上式中, Aw为磁芯窗口面积,单位为cm2
Ae为磁芯截面积,单位为cm2 Lp为原边电感量,单位为H Ip2为原边峰值电流,单位为A Bw为磁芯工作磁感应强度,单位为T
K0为窗口有效使用系数,根据安规的要求和输出路数决定,一般为0.2~0.4
Kj为电流密度系数,一般取395A/cm2
根据求得的AwAe值选择合适的磁芯,一般尽量选择窗口长宽之比比较大的磁芯,这样磁芯的窗口有效使用系数较高,同时可以减小漏感。
第6步:计算原边匝数:有了磁芯就可以求出原边的匝数。根据下式: Np=Lp?Ip2?104/Bw?Ae
原边匝数=原边电感量X原边峰值电流X104/磁芯工作磁感应强度X磁芯截面积
再根据原、副边的匝比关系可以求出副边的匝数。有时求的匝数不是整数,这时应该调整某些参数,使原、副边的匝数合适。
第7步:计算气隙:为了避免磁芯饱和,我们应该在磁回路中加入一个适当的气隙,计算如下:
lg=0.4π?Np2?Ae?10-8/Lp
气隙长度=0.4πX原边匝数平方X磁芯的截面积X10-8/原边电感量 在上式中, lg为气隙长度,单位为cm
Np为原边匝数,
Ae为磁芯的截面积,单位为cm2 Lp为原边电感量,单位为H
至此,单端反激开关电源变压器的主要参数设计完成。我们应该在设计完成后核算窗口面积是否够大、变压器的损耗和温升是否可以接受。同时,在变压器的制作中还有一些工艺问题需要注意。
第8步:校验饱和磁通密度:
Bmax=(Lp×Ip)/(Ae× Np)=(522×1.82)/(98×36)≈0.27T=270mT 校验, 饱和磁通密度=原边电感量X原边峰值电流)/(磁芯的截面积X原边匝数平方)
最简单的反激变压器设计计算方法
自己综合了一下众多高手的方法,自认为是比较简单的方法了!如下: 1、VDC min =VAC min * 1.2 VDC max =VAC max * 1.4 2、输出功率Po=P1+P2+Pn......
上式中P1=(Vo1+Vf)*I1 、P2 =(Vo2+Vf)*I2 上式中Vo为输出电压,Vf为整流管压降
3、输入功率Pin=(Po/η)*1.2(此处1.2为输入整流损耗) 4、输入平均电流:Iav = Pin/VDC min 5、初级峰值电流:Ip = 2*Iav/Dmax 6、初级电感量:Lp=Vdc min *Dmax /(Ip*fs) fs为开关频率
7、初级匝数:Np=VDC min * Dmax /(ΔB*Ae*fs) 上式中ΔB推荐取值0.2
Ae为磁芯横截面积,查规格资料可得!
8、次级匝数:NS =(Vout+Vd)*(1-Dmax)*Np / Vin min*Dmax 至此变压器参数基本完成!
另就是线径,可根据具体情况调整!宗旨就是在既定的BOBINN上以合适的线径,绕线平整、饱满!