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正反激变压器设计核心(反激变压器的设计)

变压器核心 最小的体积,最低的温升和成本完成

设计要点:不饱和,绕的下,发热可接受

其中反激拓扑就是设计电感,感量一定条件下,开气息降低磁导率,增加储能!

其中正激拓扑是励磁电流小(相当于抽水机的饮水,不向后传递能量,只负责激磁),尽量选择感量大,高饱和B值和剩余BR值小的铁氧体材料

绕的下,尽量绕,窗口系数,考虑安规,磁损和铜损一半半

1多大的CORE磁芯传递多少能量,

2 磁型和材质选择

3根据拓扑计算电参数,计算匝数比,计算绕线匝数和电流,选择电流密度和线径

3绕法,三明治,漏感和匝间电容,应力和EMI折中

正激变压器的设计

本文以一个13.8V 20A的汽车铅酸电池充电器变压器计算过程为例,来说明正激变压器的计算过程

1、規格参数(SPEC):

INPUT: AC 180V~260V 50Hz

OUTPUT: DC 13.8V (Uomax=14.7V) 20A

Pout: 274W (Pomax=294W)

η≧80%, fs: 60KHZ;

主电路拓扑采用单管正激 自冷散热

2、選擇core,△B

选择PC40材质Core,考虑到是自冷散热的方式,取ΔB=0.20T

3、確定core AP值.定core规格型号

AP=AW×Ae=(Ps×104)/(2×ΔB×fs×J×Ku)

Ps : 变压器視在功率 ( W) Ps=Po/η+Po (正激式)

Ps=294/0.8+294=661.5W

J : 電流密度 ( A) .取400 A/cm2

Ku: 銅窗占用系數. 取0.2

AP=(661.5×104)/(2×0.20×60×103×400×0.2)≈3.4453 cm2

選用CORE ER42/15 PC40.其參數為:

AP=4.3262cm4 Ae=194 mm2 Aw=223mm2 Ve=19163mm3

AL=4690±25% Pt=433W (100KHz 25℃)

4、計算Np Ns.

(1). 計算匝比 n = Np /Ns 設 Dmax= 0.4

n = Np / Ns = Vi / Vo = [Vin(min) ×Dmax]/ (Vo+Vf)

Vf :二极管正向壓降 取1V

Vin(min)=180×0.9×√2-20=209 VDC

Vin(max)=260×√2=370VDC

n=(209*0.4)/(13.8+0.7)=5.766 取5.5

CHECK Dmax

Dmax=n(Vo+Vf)/Vin(min)= 5.5

(13.8+1)/209=0.3868≈0.387

Dmin=n(Vo+Vf)/Vin(max)= 5.5

(13.8+1) /370=0.218

(2). 計算Np

Np=Vin(min) ×ton/(ΔB×Ae)

Ton:MOS管导通时间 ton= Dmax/ fs=0.387/60×103=6.33uS

Np = (209×6.33)/( 0.20×194)=34.1 取34TS

(3). 計算Ns

Ns = Np / n = 34÷5.5=6.18 取整为6 TS

(4). CHECK Np (以Ns驗算Np)

Np = Ns×n = 6×5 .5=33TS 取 Np = 33TS

(5).確定NR

NR = Np= 33TS

(6). CHECK ΔB之選擇合理性.

ΔB=[Vin(min) ×Dmax×Ts]/ (Np×Ae)

=(209×6.33)/ (33×194)=0.2067T

5、計算线径:(1). 求初級線徑dwp:

Ip = Pi / VL = Po / (η×Dmax×VIN) =294/(0.80×0.38×209) = 4.63 A

Iprms= Ip×√D =4.63 ×√0.38 = 2.854A

Awp = I/J = 2.854/5 = 0.571mm2

dwp=√(4Awp/π)=√(4×0.571/3.14)=0.853mm

Φ0.9mm orΦ0.55mm×2

(2). 求NR繞組線徑dwR.

NR =33TS L = N2×AL

L = 332×4690×0.75 = 3.83mH

Im = Vin(min) ×ton / L = (209×6.33) / (3.83×103) ≈ 0.345A

AWN = 0.345 / 5 = 0.0691mm2

dwN=√(4×0.0691/3.14) =0.235mm 取Φ0.28mm

(3). 求繞組Ns之線徑dws

Isrms=16×√0.35=9.47A (设计输出电流最大为16A)

Aws= I / J=9.47÷5=1.9 mm2

查ER42/15 BOBBIN幅寬27.5mm±0.3mm.考虑扣除挡墙約6mm,則有

27.5 - 6=21.5mm之可繞寬度,預留適當空間(1.5mm) , W=20mm

則:

dws=√(4Aws/π)=√(4×1.9/3.14)= 1.56mm

选用Φ0.40mm×4

6、计算副边输出储能电感的感量

Lo=Vo×(1-Dmin)÷(0.2×Io×Fs)

=13.7×(1-0.218)÷(0.2×20×60×103)

=10.7134÷(240×103)

=45μH

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