高頻變壓器各參數(shù)的計算示??/h3>
文章出處??a href="">深圳市晨飛電子有限公??/a>網(wǎng)責(zé)任編輯:NSW作者:NSW人氣??span
id="cntrHits">-發(fā)表時間??016-08-03 16:23:00
在傳統(tǒng)的高頻變壓器設(shè)??/strong>中,由于磁芯材料的限制,其工作頻率較低,一般在20kHz左右。隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展,電源系統(tǒng)的小型化、高頻化和大功率化已成為一個永恒的研究方向和發(fā)展趨勢。因此,研究使用頻率更高的電源變壓器是降低電源系統(tǒng)體積、提高電源輸出功率比的關(guān)鍵因素??/p>
本例中的變換器采用單端反激式工作方式,單端反激變換器在小功率開關(guān)電源設(shè)計中應(yīng)用非常廣泛,且多路輸出較方便。單端反激電源的工作模式有兩種:電流連續(xù)模式和電流斷續(xù)模式。前者適用于較小功率,副邊二極管存在沒有反向恢復(fù)的問題,但MOS管的峰值電流相對較大;后??span lang="EN-US">MOS管的峰值電流相對較小,但存在副邊二極管的反向恢復(fù)問題,需要給二極管加吸收電路。這兩種工作模式可根據(jù)實際需求來選擇,本文采用了后??/p>
設(shè)計變壓器時大多需要考慮下面問題:變換器頻率f(H2);初級電??span lang="EN-US">U1(V),次級電??span lang="EN-US">U2(V);次級電??span lang="EN-US">i2(A);繞組線路參??span lang="EN-US">n1、,n2;溫??tau;(??span lang="EN-US">);繞組相對電壓降u;環(huán)境溫??tau;HJ(??span lang="EN-US">);絕緣材料密??gamma;z(g??span lang="EN-US">cm3)
1)根據(jù)變壓器的輸出功率選取鐵芯,所選取的鐵芯的戶,值應(yīng)等于或大于給定值??/p>
2)繞組每伏匝數(shù)
高頻變壓器參數(shù)計??/p>
一??電磁學(xué)計算公式推導(dǎo):
1.磁通量與磁通密度相關(guān)公式:
Ф = B * S
B = H * μ
H = I*N / l
2.電感中反感應(yīng)電動勢與電流以及磁通之間相關(guān)關(guān)系式??/p>
EL =⊿??span lang="EN-US"> / ??span lang="EN-US">t * N
⑷ EL = ??span lang="EN-US">i / ??span lang="EN-US">t * L
由上面兩個公式可以推出下面的公式??/p>
⊿??span lang="EN-US"> / ??span lang="EN-US">t * N = ??span lang="EN-US">i / ??span lang="EN-US">t * L 變形可得??/p>
N = ??span lang="EN-US">i * L/⊿Ф 再由Ф = B * S 可得下式:
N = ??span lang="EN-US">i * L / ( B * S ) 且由⑸式直接變形可得??/p>
??span lang="EN-US">i = EL * ??span lang="EN-US">t / L
聯(lián)合⑴⑵⑶⑷同時可以推出如下算式:
L =(μ* S )/ l * N2
這說明在磁芯一定的情況下電感量與匝數(shù)的平方成正??span lang="EN-US">(影響電感量的因素)
3.電感中能量與電流的關(guān)系??/p>
QL = 1/2 * I2 * L
4.根據(jù)能量守恒定律及影響電感量的因素和聯(lián)合⑺⑻⑼式可以得出初次級匝數(shù)比與占空比的關(guān)系式:
N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D))
二. 根據(jù)上面公式計算變壓器參數(shù):
1??高頻變壓器輸入輸出要求:
輸入直流電壓??span lang="EN-US"> 200--- 340 V
輸出直流電壓??span lang="EN-US"> 23.5V
輸出電流??span lang="EN-US"> 2.5A * 2
輸出總功率: 117.5W
2??確定初次級匝數(shù)比??/p>
次級整流管選用VRRM =100V正向電流(10A)的肖特基二極管兩個,若初次級匝數(shù)比大則功率所承受的反壓高匝數(shù)比小則功率管反低,這樣就有下式??/p>
N1/N2 = VIN(max) / (VRRM * k / 2)
這里安全系數(shù)??span lang="EN-US">0.9
由此可得匝數(shù)??span lang="EN-US">N1/N2 = 340/(100*0.9/2) ??span lang="EN-US"> 7.6
3??計算功率場效應(yīng)管的最高反峰電??span lang="EN-US">:
Vmax = Vin(max) + (Vo+Vd)/ N2/ N1
Vmax = 340+(23.5+0.89)/(1/7.6)
由此可計算功率管承受的最大電??span lang="EN-US">: Vmax ??span lang="EN-US"> 525.36(V)
4??計算PWM占空比:
由⑽式變形可得:
D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)
D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/Vin(min)+N1/N2*(Vo+Vd)
⒀ D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)
由些可計算得到占空比 D??span lang="EN-US"> 0.481
5??算變壓器初級電感量:
為計算方便假定變壓器初級電流為鋸齒波,也就是電流變化量等于電流的峰??span lang="EN-US">,也就是理想的認(rèn)為輸出管在導(dǎo)通期間儲存的能量在截止期間全部消耗完。那么計算初級電感量就可以只??span lang="EN-US">PWM的一個周期來分析,這時可由⑼式可以有如下推導(dǎo)過程??/p>
??span lang="EN-US">P/η??span lang="EN-US">/ f = 1/2 * I2 * L
將此算式代入⒂式變形可得??/p>
L = E2 * D2 *η/ ( 2 * f * P )
⒃ 這里取效率為85%??span lang="EN-US"> PWM開關(guān)頻率為60KHz.
在輸入電壓最小的電感量為??/p>
L=2002* 0.4812 * 0.85 / 2 * 60000 * 117.5
計算初級電感量為: L1 ??span lang="EN-US"> 558(uH)
計算初級峰值電流:
由⑺式可得:
??span lang="EN-US">i = EL * ??span lang="EN-US">t / L = 200 * (0.481/60000 )/ (558*10-6)
計算初級電流的峰值為: Ipp ??span lang="EN-US"> 2.87(A)
初級平均電流為: I1 = Ipp/2/(1/D) = 0.690235(A)
6??計算初級線圈和次級線圈的匝數(shù)??/p>
磁芯選擇??span lang="EN-US">EE-42(截面??span lang="EN-US">1.76mm2)磁通密度為防治飽和取值為2500高斯也即0.25特斯??span lang="EN-US">, 這樣由⑹式可得初級電感的匝數(shù)??span lang="EN-US">:
N1= ??span lang="EN-US">i * L / ( B * S ) = 2.87 * (0.558*10-3)/0.25*(1.76*10-4)
計算初級電感匝數(shù): N1 ??span lang="EN-US"> 36 (??span lang="EN-US">)
同時可計算次級匝數(shù): N2 ??span lang="EN-US"> 5 (??span lang="EN-US">)
7??計算次級線圈的峰值電流:
根據(jù)能量守恒定律當(dāng)初級電感在功率管導(dǎo)通時儲存的能量在截止時在次級線圈上全部釋放可以有下式??/p>
由⑻⑼式可以得到: Ipp2=N1/N2* Ipp
⒄ Ipp2 = 7.6*2.87
由此可計算次級峰值電流為??span lang="EN-US">Ipp2 = 21.812(A)
次級平均值電流為I2=Ipp2/2/(1/(1-D))= 5.7(A)
6.計算激勵繞??span lang="EN-US">(也叫輔助繞組)的匝數(shù):
因為次級輸出電壓??span lang="EN-US">23.5V,激勵繞組電壓取12V,所以為次級電壓的一??/p>
由此可計算激勵繞組匝數(shù)為: N3 ??span lang="EN-US"> N2 / 2 ??span lang="EN-US"> 3 (??span lang="EN-US">)
激勵繞組的電流??span lang="EN-US">: I3 = 0.1(A)
以上就是小編為大家總結(jié)的關(guān)于高頻變壓器的技術(shù)參數(shù)怎么計算的介紹,希望可以幫到大家,如果想了解更多的高頻變壓器的信息,那就點擊高頻變壓器資??/span>??span lang="EN-US">!
下一篇:已經(jīng)是最后一篇了上一篇: 高頻變壓器的三明治繞法介??/a>
在傳統(tǒng)的高頻變壓器設(shè)??/strong>中,由于磁芯材料的限制,其工作頻率較低,一般在20kHz左右。隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展,電源系統(tǒng)的小型化、高頻化和大功率化已成為一個永恒的研究方向和發(fā)展趨勢。因此,研究使用頻率更高的電源變壓器是降低電源系統(tǒng)體積、提高電源輸出功率比的關(guān)鍵因素??/p>
本例中的變換器采用單端反激式工作方式,單端反激變換器在小功率開關(guān)電源設(shè)計中應(yīng)用非常廣泛,且多路輸出較方便。單端反激電源的工作模式有兩種:電流連續(xù)模式和電流斷續(xù)模式。前者適用于較小功率,副邊二極管存在沒有反向恢復(fù)的問題,但MOS管的峰值電流相對較大;后??span lang="EN-US">MOS管的峰值電流相對較小,但存在副邊二極管的反向恢復(fù)問題,需要給二極管加吸收電路。這兩種工作模式可根據(jù)實際需求來選擇,本文采用了后??/p>
設(shè)計變壓器時大多需要考慮下面問題:變換器頻率f(H2);初級電??span lang="EN-US">U1(V),次級電??span lang="EN-US">U2(V);次級電??span lang="EN-US">i2(A);繞組線路參??span lang="EN-US">n1、,n2;溫??tau;(??span lang="EN-US">);繞組相對電壓降u;環(huán)境溫??tau;HJ(??span lang="EN-US">);絕緣材料密??gamma;z(g??span lang="EN-US">cm3)
1)根據(jù)變壓器的輸出功率選取鐵芯,所選取的鐵芯的戶,值應(yīng)等于或大于給定值??/p>
2)繞組每伏匝數(shù)
高頻變壓器參數(shù)計??/p>
一??電磁學(xué)計算公式推導(dǎo):
1.磁通量與磁通密度相關(guān)公式:
Ф = B * S
B = H * μ
H = I*N / l
2.電感中反感應(yīng)電動勢與電流以及磁通之間相關(guān)關(guān)系式??/p>
EL =⊿??span lang="EN-US"> / ??span lang="EN-US">t * N
⑷ EL = ??span lang="EN-US">i / ??span lang="EN-US">t * L
由上面兩個公式可以推出下面的公式??/p>
⊿??span lang="EN-US"> / ??span lang="EN-US">t * N = ??span lang="EN-US">i / ??span lang="EN-US">t * L 變形可得??/p>
N = ??span lang="EN-US">i * L/⊿Ф 再由Ф = B * S 可得下式:
N = ??span lang="EN-US">i * L / ( B * S ) 且由⑸式直接變形可得??/p>
??span lang="EN-US">i = EL * ??span lang="EN-US">t / L
聯(lián)合⑴⑵⑶⑷同時可以推出如下算式:
L =(μ* S )/ l * N2
這說明在磁芯一定的情況下電感量與匝數(shù)的平方成正??span lang="EN-US">(影響電感量的因素)
3.電感中能量與電流的關(guān)系??/p>
QL = 1/2 * I2 * L
4.根據(jù)能量守恒定律及影響電感量的因素和聯(lián)合⑺⑻⑼式可以得出初次級匝數(shù)比與占空比的關(guān)系式:
N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D))
二. 根據(jù)上面公式計算變壓器參數(shù):
1??高頻變壓器輸入輸出要求:
輸入直流電壓??span lang="EN-US"> 200--- 340 V
輸出直流電壓??span lang="EN-US"> 23.5V
輸出電流??span lang="EN-US"> 2.5A * 2
輸出總功率: 117.5W
2??確定初次級匝數(shù)比??/p>
次級整流管選用VRRM =100V正向電流(10A)的肖特基二極管兩個,若初次級匝數(shù)比大則功率所承受的反壓高匝數(shù)比小則功率管反低,這樣就有下式??/p>
N1/N2 = VIN(max) / (VRRM * k / 2)
這里安全系數(shù)??span lang="EN-US">0.9
由此可得匝數(shù)??span lang="EN-US">N1/N2 = 340/(100*0.9/2) ??span lang="EN-US"> 7.6
3??計算功率場效應(yīng)管的最高反峰電??span lang="EN-US">:
Vmax = Vin(max) + (Vo+Vd)/ N2/ N1
Vmax = 340+(23.5+0.89)/(1/7.6)
由此可計算功率管承受的最大電??span lang="EN-US">: Vmax ??span lang="EN-US"> 525.36(V)
4??計算PWM占空比:
由⑽式變形可得:
D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)
D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/Vin(min)+N1/N2*(Vo+Vd)
⒀ D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)
由些可計算得到占空比 D??span lang="EN-US"> 0.481
5??算變壓器初級電感量:
為計算方便假定變壓器初級電流為鋸齒波,也就是電流變化量等于電流的峰??span lang="EN-US">,也就是理想的認(rèn)為輸出管在導(dǎo)通期間儲存的能量在截止期間全部消耗完。那么計算初級電感量就可以只??span lang="EN-US">PWM的一個周期來分析,這時可由⑼式可以有如下推導(dǎo)過程??/p>
??span lang="EN-US">P/η??span lang="EN-US">/ f = 1/2 * I2 * L
將此算式代入⒂式變形可得??/p>
L = E2 * D2 *η/ ( 2 * f * P )
⒃ 這里取效率為85%??span lang="EN-US"> PWM開關(guān)頻率為60KHz.
在輸入電壓最小的電感量為??/p>
L=2002* 0.4812 * 0.85 / 2 * 60000 * 117.5
計算初級電感量為: L1 ??span lang="EN-US"> 558(uH)
計算初級峰值電流:
由⑺式可得:
??span lang="EN-US">i = EL * ??span lang="EN-US">t / L = 200 * (0.481/60000 )/ (558*10-6)
計算初級電流的峰值為: Ipp ??span lang="EN-US"> 2.87(A)
初級平均電流為: I1 = Ipp/2/(1/D) = 0.690235(A)
6??計算初級線圈和次級線圈的匝數(shù)??/p>
磁芯選擇??span lang="EN-US">EE-42(截面??span lang="EN-US">1.76mm2)磁通密度為防治飽和取值為2500高斯也即0.25特斯??span lang="EN-US">, 這樣由⑹式可得初級電感的匝數(shù)??span lang="EN-US">:
N1= ??span lang="EN-US">i * L / ( B * S ) = 2.87 * (0.558*10-3)/0.25*(1.76*10-4)
計算初級電感匝數(shù): N1 ??span lang="EN-US"> 36 (??span lang="EN-US">)
同時可計算次級匝數(shù): N2 ??span lang="EN-US"> 5 (??span lang="EN-US">)
7??計算次級線圈的峰值電流:
根據(jù)能量守恒定律當(dāng)初級電感在功率管導(dǎo)通時儲存的能量在截止時在次級線圈上全部釋放可以有下式??/p>
由⑻⑼式可以得到: Ipp2=N1/N2* Ipp
⒄ Ipp2 = 7.6*2.87
由此可計算次級峰值電流為??span lang="EN-US">Ipp2 = 21.812(A)
次級平均值電流為I2=Ipp2/2/(1/(1-D))= 5.7(A)
6.計算激勵繞??span lang="EN-US">(也叫輔助繞組)的匝數(shù):
因為次級輸出電壓??span lang="EN-US">23.5V,激勵繞組電壓取12V,所以為次級電壓的一??/p>
由此可計算激勵繞組匝數(shù)為: N3 ??span lang="EN-US"> N2 / 2 ??span lang="EN-US"> 3 (??span lang="EN-US">)
激勵繞組的電流??span lang="EN-US">: I3 = 0.1(A)
以上就是小編為大家總結(jié)的關(guān)于高頻變壓器的技術(shù)參數(shù)怎么計算的介紹,希望可以幫到大家,如果想了解更多的高頻變壓器的信息,那就點擊高頻變壓器資??/span>??span lang="EN-US">!