變壓器的設(shè)計(jì)

1、前工程師講解：開關(guān)電源設(shè)計(jì)變壓器流程2015-02-26 09:13 來源：電源網(wǎng) 作者：鈴鐺本系列文章從理論基礎(chǔ)開始，由經(jīng)驗(yàn)豐富的前工程師為大家講解關(guān)于開關(guān)電源的設(shè)計(jì)，并對(duì)其中難點(diǎn)進(jìn)行講解，這個(gè)系列當(dāng)中幾乎包含了所有的常見拓?fù)潆娐?，并且為采用自學(xué)方式的工程師量身打造，希望能夠幫助大家走出迷茫，盡快邁上正軌。計(jì)算初級(jí)電感量K值就是上面說的電流連續(xù)比上面計(jì)算書定義的Ip2是電流上升前沿Ip1是電流上升后沿。所以當(dāng)K=0的時(shí)候變壓器是工作在臨界模式以下的為防止計(jì)算出錯(cuò)一般習(xí)慣取0.001.斷續(xù)模式Ip就是I；得到了I由-E*T=L*I得：Lp=(Vinmin*Tonmax)/I

2、這時(shí)候就得到了變壓器初級(jí)所需要的電感量。選擇合適的磁芯計(jì)算匝數(shù)關(guān)于磁芯的選擇網(wǎng)上有關(guān)于Ap法的很多計(jì)算公式。其實(shí)在做項(xiàng)目的時(shí)候根本沒用過一次Ap法。對(duì)于公司已有的相同功率等級(jí)的型號(hào)，可以直接參照別的型號(hào)的磁芯作為初始設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)。要是線繞不下，就抬高工作頻率，骨架太空了，就選小一號(hào)的，一般經(jīng)過幾次迭代或者實(shí)驗(yàn)就出來了。對(duì)于完全全新的型號(hào)，是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算一個(gè)初始點(diǎn)，然后經(jīng)過反復(fù)迭代得出結(jié)果的。其實(shí)對(duì)于一般的功率等級(jí)，向反激式這種拓?fù)?，多大功率用多大磁芯，?jīng)驗(yàn)豐富一點(diǎn)的工程師都知道，可以向他們請(qǐng)教。選定了磁芯后，根據(jù)規(guī)格書得到對(duì)應(yīng)的Ae值，然后就可以進(jìn)行匝數(shù)計(jì)算。由E*T=Lp*I=Np*Ae*B對(duì)

3、于斷續(xù)模式B=Bmax,對(duì)于連續(xù)模式B=Bmax*(1-K)因?yàn)檫B續(xù)模式電流有一部分直流分量，對(duì)應(yīng)Bmax也有一部分直流勵(lì)磁。這個(gè)一定注意，連續(xù)模式要是直接用Bmax來計(jì)算匝數(shù)匝數(shù)就會(huì)算少所以很容易就會(huì)飽和了。有關(guān)Bmax的取值，對(duì)于常見的PC40/PC44材料，保證在最惡劣工作狀態(tài)下，不要超過0.38。計(jì)算的時(shí)候，一般選取0.28-0.32之間，假如在極限條件下抓到飽和波形，可以抬高一點(diǎn)頻率。上面公式是計(jì)算斷續(xù)模式匝數(shù)的。B=Bmax，對(duì)于連續(xù)模式，上面式子一定要修改為：B=Bmax*(1-K)要不然計(jì)算出的匝數(shù)偏小，動(dòng)態(tài)情況下很容易就飽和了。計(jì)算氣隙長(zhǎng)度。公式推導(dǎo)比較簡(jiǎn)單的，具體的可以自行

4、百度。安培環(huán)路定則還有做電源的倆最基本的公式消元法就OK了。上面做了近似，近似所有的磁場(chǎng)能量都儲(chǔ)存在氣隙里面，因?yàn)榇判镜拇艑?dǎo)率很高，氣隙的磁場(chǎng)強(qiáng)度是磁芯的幾時(shí)到幾百倍，所以，近似磁芯為磁路短路，磁回路長(zhǎng)度近似為氣隙長(zhǎng)度。計(jì)算次級(jí)匝數(shù)注意合理匝數(shù)取整。這個(gè)結(jié)合自己項(xiàng)目實(shí)際情況，取整后，變比會(huì)有所變化，Dmax也會(huì)有所變化，所以需要用取整后的參數(shù)進(jìn)行核算Bmax。對(duì)取整以后的變壓器參數(shù)進(jìn)行反向核算因?yàn)閷?duì)變壓器進(jìn)行了匝數(shù)取整變比也就成了一個(gè)確定值。Vinmin已知，變比n已知。上面的公式我不推導(dǎo)了還是利用伏秒積平衡原理。變壓器初級(jí)電流我們?cè)诖_定初級(jí)電感量的時(shí)候，是使用平均值反推出峰值，但是，由于變壓

5、器繞組主要損耗是線電阻損耗，電流在電阻負(fù)載上的功耗計(jì)算，需要有效值電流。反激式工作電流波有兩種狀態(tài)，斷續(xù)模式與連續(xù)模式。兩種波形有各自的有效值電流計(jì)算公式我只是很久以前推到過趙修科老師書上有自己可以去參考一下上圖是斷續(xù)模式的計(jì)算公式計(jì)算次級(jí)電流有效值反激式初級(jí)次級(jí)工作電流是對(duì)應(yīng)的，初級(jí)連續(xù)，次級(jí)也是連續(xù)，初級(jí)斷續(xù)，次級(jí)也是斷續(xù)的，因?yàn)槌醮渭?jí)共用的是同一個(gè)磁芯。上面是次級(jí)電流有效值的計(jì)算，斷續(xù)模式的，并且加入了次級(jí)電流連續(xù)或者斷續(xù)的判斷，(判斷這一步其實(shí)沒有必要，因?yàn)樽儔浩鞒跫?jí)連續(xù)，次級(jí)也連續(xù)，初級(jí)斷續(xù)，次級(jí)也斷續(xù)。)計(jì)算線徑電流密度呢，一般都選取6A/mm2。一定要注意趨膚效應(yīng)，最小占空比越小，頻率越高，趨膚效應(yīng)越嚴(yán)重。特別是前級(jí)帶有PFC的反激式電源。因?yàn)榭紤]到成本，盡量使用600V的Mos管，所以占空比非常小，也就0.15左右，這時(shí)候，變壓器初級(jí)一定要使用多股線，用單根線的話，需要取更小的電流密度。對(duì)于一定的電流，需要的導(dǎo)線截面積是一定的，在實(shí)際選取線徑的時(shí)候，要結(jié)合實(shí)際所選的骨架幾何尺寸，做合適的組合，盡量不要散繞，對(duì)于某一層繞組，單根線太散的話，可以選取兩根或者幾根細(xì)線進(jìn)行