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13.8V20A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:AC180V~260V50Hz

OUTPUT:(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coreAP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400A/cm2

Ku:銅窗占用系數.取0.2

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

選用COREER42/15PC40.其參數為:

AP=4.3262cm4Ae=194mm2Aw=223mm2Ve=19163mm3

AL=4690±25%Pt=433W(100KHz25℃)

4、計算NpNs.

(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=209VDC

Vin(max)=260×√2=370VDC

n=(209*0.4)/(13.8+0.7)=5.766取5.5

CHECKDmax

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6TS

(4).CHECKNp(以Ns驗算Np)

Np=Ns×n=6×5.5=33TS取Np=33TS

(5).確定NR

NR=Np=33TS

(6).CHECKΔB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)=4.63A

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

Φ0.9mmorΦ0.55mm×2

(2).求NR繞組線徑dwR.

NR=33TSL=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=1.9mm2

查ER42/15BOBBIN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