DCDC模塊電源的設計方法

1、三種基本的隔離開關電源：三種基本的隔離開關電源：VinVoLSD1D2VinVoLS1D1D2S2正激型變換器VinVoSLmDFlyback Converter橋式變換器+ u(t) -i(t)dttdiLtu)()(電感的電磁學定義：電感的電磁學定義：根據(jù)法拉第電磁感應定理，二者是同一的：根據(jù)法拉第電磁感應定理，二者是同一的：i(t)(tLin)(tudtddttdiLtu)()(電路的觀點：電路的觀點：磁場的觀點：磁場的觀點：磁通，磁通密度，及磁芯的導磁率磁通，磁通密度，及磁芯的導磁率 ：rHBr0真空：真空：空氣：空氣：鐵粉芯：鐵粉芯：鐵氧體：鐵氧體：1r1rkr101100010r7

2、104o在國際單位制中：在國際單位制中：B稱為磁感應強度，單位：特斯拉稱為磁感應強度，單位：特斯拉 T H稱為磁場強度，單位：安培每米稱為磁場強度，單位：安培每米 A/m面積為面積為S磁感應強度為磁感應強度為BsBds均勻磁場均勻磁場SB 稱為磁通，磁通圍繞電流構成一個閉合回路，且大小連續(xù)。稱為磁通，磁通圍繞電流構成一個閉合回路，且大小連續(xù)。 B又稱為磁通密度又稱為磁通密度r閉合的磁路及磁路中的氣隙閉合的磁路及磁路中的氣隙：NI磁路長度lc 磁場強度Hc截面積AeLIN根據(jù)電感的定義：根據(jù)電感的定義：根據(jù)安培環(huán)路定理根據(jù)安培環(huán)路定理:氣隙長度la 氣隙強度HaNIHalaHclcAeHcrc0

3、AeHaa0ccHcHarNIHclaHclcr在氣隙處磁通連續(xù)在氣隙處磁通連續(xù):rlalcNIHcAeHcrc0lalcAeNIr/0lalcAeINr/20lalcAeNLr/20所以所以:對于無氣隙的電感對于無氣隙的電感:lcAeNLr20對于有氣隙的高導對于有氣隙的高導磁率電感磁率電感:laAeNL20NI磁路長度lc 磁場強度Hc截面積Ae磁芯中的磁場強度為：磁芯中的磁場強度為：氣隙長度la 氣隙強度HaHcBr0rlalcNIHc鐵磁材料的飽和磁密鐵磁材料的飽和磁密：磁芯中的磁通密度為：磁芯中的磁通密度為：鐵磁材料的磁滯回線鐵磁材料的磁滯回線當鐵磁材料中的當鐵磁材料中的B增加到一定

4、程度時，導磁率增加到一定程度時，導磁率值值會變小，甚至導磁性消失會變小，甚至導磁性消失 值變?yōu)橹底優(yōu)?， 一般鐵氧體一般鐵氧體的飽和磁密為的飽和磁密為 0.30.5T. 增加氣隙可以減小電感量，降低磁芯的磁通密度，增加氣隙可以減小電感量，降低磁芯的磁通密度，從而避免磁芯飽和。從而避免磁芯飽和。鐵磁材料的磁芯損耗鐵磁材料的磁芯損耗：BBBdcmmlossVBfCP)(Vm : core volume Cm, , : provided by manufacture of magnetic core. = 12 = 23 for Philips 3F3 core.變壓器的工作區(qū)間變壓器的工作區(qū)間直流

5、電感的工作區(qū)間直流電感的工作區(qū)間BBdcB21max鐵磁材料的磁芯損耗的測量鐵磁材料的磁芯損耗的測量：LCRMeter+ u(t) -i(t)根據(jù)實際工作的f和 B畫出磁芯的磁滯回線（B-H），磁滯回線的面積即為磁芯損耗LRQ1/R代表了磁芯在小信號下的損耗大小。QLR1/1High L*Q will lead to low core lossCore characteristics analysis(1)磁性材料的磁芯損耗磁性材料的磁芯損耗：磁滯損耗：由于磁疇翻轉導致的損耗，主要與磁性材磁滯損耗：由于磁疇翻轉導致的損耗，主要與磁性材料的性質有關。料的性質有關。渦流損耗：變化的磁通在磁芯形成渦

6、流（感應電流）渦流損耗：變化的磁通在磁芯形成渦流（感應電流）導致的損耗，主要與磁性的結晶情況有關。導致的損耗，主要與磁性的結晶情況有關?；ハ嘟^緣的硅鋼片用來減少渦流損耗?；ハ嘟^緣的硅鋼片用來減少渦流損耗。結晶晶粒較大，單晶導電性結晶晶粒較大，單晶導電性好，渦流損耗大好，渦流損耗大結晶晶粒較小，渦流損耗小結晶晶粒較小，渦流損耗小變壓器的設計步驟變壓器的設計步驟：1.根據(jù)變換器的性質和輸入輸出的要求根據(jù)變換器的性質和輸入輸出的要求, 確定變比確定變比 n 2.根據(jù)傳輸功率確定變壓器的有效截面積根據(jù)傳輸功率確定變壓器的有效截面積Ae及窗口大小。及窗口大小。3.根據(jù)變壓器的伏秒積確定原邊匝數(shù)根據(jù)變壓器

7、的伏秒積確定原邊匝數(shù)Np4.根據(jù)原邊匝數(shù)確定副邊匝數(shù)根據(jù)原邊匝數(shù)確定副邊匝數(shù)5.根據(jù)選定的匝數(shù)，重新計算根據(jù)選定的匝數(shù)，重新計算B，并由此估算變壓器的磁芯損耗并由此估算變壓器的磁芯損耗6.根據(jù)選定的原副邊匝數(shù)估算變壓器的繞組損耗。根據(jù)選定的原副邊匝數(shù)估算變壓器的繞組損耗。7.重新選取變壓器的重新選取變壓器的Ae及促窗口大小，直到變壓器磁芯損耗和繞及促窗口大小，直到變壓器磁芯損耗和繞組損耗之和最小。組損耗之和最小。AeBNpDTVinnNpNs/TB3 .02 .0:mmlossVBfCP)(輸出電感的設計步驟輸出電感的設計步驟：1.根據(jù)變換器的性質和輸入輸出的要求根據(jù)變換器的性質和輸入輸出的要求, 確定電感量確定電感量 L 2.根據(jù)傳輸功率確定變壓器的有效截面積根據(jù)傳輸功率確定變壓器的有效截面積Ae及窗口大小。及窗口大小。3.根據(jù)流過電感的最大電流確定匝數(shù)根據(jù)流過電感的最大電流確定匝數(shù)N4.根據(jù)匝數(shù)確定電感的氣隙根據(jù)匝數(shù)確定電感的氣隙5.根據(jù)選定的匝數(shù)，估算電感的繞組損耗根據(jù)選定的匝數(shù)，估算電感的繞組損耗6.考察氣隙考察氣隙la是否易于實