高頻開關(guān)電源中隔離降壓式DC/DC變換器的制作方法
7)計算變壓器輸入功率P1與輸出功率P2
P1=Up1·I1(7)P2=∑(Up2·Ip2·)(8)
8)確定磁芯尺寸[7]
首先確定銅耗因子Z,Z的表達式為Z=1.96×(9)
式中:τ是環(huán)境溫度(℃);
Δτ是變壓器溫升(℃)。
然后計算脈沖磁感應增量ΔBm,
ΔBm=KB·Bm(10)
式中:KB是磁感應強度系數(shù);
Bm是磁芯材料最大工作磁感應強度(T)。
對于R2K鐵氧體磁芯,最大工作磁感應強度是0.3T。磁感應強度系數(shù)KB可以從圖2所示的磁感應強度系數(shù)曲線圖得出,它取決于輸出功率P2(W),工作頻率f(kHz)和變壓器平均溫升Δτ(℃)。
變壓器所需磁芯結(jié)構(gòu)常數(shù)Y由下式確定Y=(11)
式中:Y是變壓器所需磁芯結(jié)構(gòu)常數(shù)(cm5);
q是單位散熱表面功耗(W/cm2),q可以從溫升和q值關(guān)系曲線中得出,如果環(huán)境溫度為25℃,變壓器溫升為50℃,對應的q值為0.06。
圖2磁感應強度系數(shù)
計算出Y之后,選擇磁芯結(jié)構(gòu)常數(shù)Yc≥Y的磁芯,然后從磁芯生產(chǎn)廠商提供的資料中查出變壓器散熱表面積St(cm2),等效截面積Ae(cm2)等磁芯參數(shù),或者自行設計滿足結(jié)構(gòu)常數(shù)的磁芯。
9)計算初級繞組匝數(shù)(N1)[7]N1=·104(12)
10)計算次級繞組匝數(shù)NiNi=N1(i=2,3,4…)(13)
式中:Upi是次級各繞組輸出電壓幅值(V)。
11)計算去磁繞組匝數(shù)
對于采用第三繞組復位的正激變換器,復位繞組的匝數(shù)越多,最大占空比越小,開關(guān)管的電壓應力越低,但是最大占空比越小,變壓器的利用率越低。故需綜合考慮最大占空比和開關(guān)管的電壓應力,一般選擇去磁繞組匝數(shù)(NH)和初級繞組匝數(shù)相同,即
NH=N1(14)
需要注意的是,應該確保初級繞組和去磁繞組緊密耦合。
2.3確定導線規(guī)格
1)計算變壓器銅耗Pm
根據(jù)變壓器平均溫升確定變壓器總損耗,減去磁芯損耗即得出銅耗,再根據(jù)銅耗來計算電流密度。計算銅耗應該在磁芯規(guī)格確定之后進行。
Pm=q·St-Pb·Gc(W)(15)
式中:St是變壓器表面積(cm2);
Pb是在工作磁感應強度和頻率下單位質(zhì)量的磁芯損耗(W/kg);
Gc是磁芯質(zhì)量(kg)。
在實際計算中,銅耗可以按總損耗的一半處理。
2)計算銅線質(zhì)量Gm
Gm=8.9·lm·SW·Km(kg)(16)
式中:lm是線圈平均匝長(cm);
SW是磁芯窗口面積(cm2);
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