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讲述AP法计算电源变压器的来龙去脉!

来源:http://www.cublak.com 作者:白山市骨架变压器有限公司 时间:2020-02-22 05:11

  为磁心几何尺寸的截面积,C为舌宽 ,D为磁心厚 度。根据计算出的AP值 ,即可查表找出所需磁心型号 。下面介绍将AP法用于开关

  f为便 于分析 ,在 不考 虑铜 损 的情 况 下给高频变压器 的输入端施加交变的正弦波 电流 ,在一次、二次绕组中就会产生感应电动势e。根据法拉第电磁感应定律,e=d

  /dt =d( NABsinωt ) /dt = NABoωcosωt其 中N为绕组 匝数 ,A为变压器磁心的截面积 ,B为交变 电流产生的磁感应强度 ,角频率ω=2Πf 。正弦波的电压有效值为

  梯形波等周 期性非正弦波形进行分析 ,需要引入波形 因数的概念 。在 电子测量领域定义的波形因 数与开关 电源波形系数的定义有所不 同,它表示 有效值电压压(

  RMS) 与平均值电压之比,为便于和Kf区分,这里用小写的kf表示,有公式以正弦波为例 ,

  f=4kf,二者相差4倍。开关电源6种常见波形的参数见表1。因方波和梯形波的平均值为零 ,故改用电压均绝值来代替 。对于矩形波, 表示脉冲宽度 ,丁表示周

  P, 所选磁心的交流磁通密度为BAC,磁通量为Φ,开关周期为T,开关频率为f,一次侧电流的波形系数为Kf,磁心有效截面积为Ae ( 单位是cm2),有关系式

  cm2) ,导线 的截面积为S=I/J。令高频变压器的窗口面积利 用系数为KW,一次、二次绕组的有效值电流分别为I1、I2,绕组面积被完全利用时

  1 ) 式做深入分析和适当简化 ,重点是对式中的K 、BAC参数做进一步推导。开关电源一次侧的电压波形可近似视为矩形波 ,即

  CM) 。不连续电流模式和连续电流模式的一次侧电流波形分别如图1 ( a) 、( b) 所示。以不连续电流 模式为例 ,一次侧电流波形是周期性通、断的锯 齿波,仅在功率开关管( MOSFET) 导通期间,一次侧出现锯齿波 电流 ;在功率开 关管关断期间 ,一 次侧电流为零。令导通时间为tON,变压器s开关周期为T, D=tON/T。对于周期性通、断的锯齿波,一 次侧电流的波形因数可用kf表示,有关系式查表1,周期性锯齿波的

  BAC ) 可根据最大磁通密度(BM)来求出,对于反激式开关电源,计算公式为式中,

  RP为脉动系数,它等于一次侧脉动电流IR与峰值电流IP的比值;在连续电流模式时KRP1;不连续电流模式时KRP=1 。Z为损耗分 配系数,它表示二次侧的损耗与总功耗的比值 ,在极端情况下 ,Z=0表示全部损耗发生在一次 侧,此时负载开路;Z=1 贝0 表示全部损耗发生在二次侧 ,此时负载短路 。一般情况下取Z=0. 5,

  导出来的,适用 于单端 正激 式或反 激 式高频 变 压器 的设计。式中,AP的单位为cm4,Po的单 位为W。电流密度一般取J=200~600A/cm2( 即 2~6A/mm2) 。窗口面积的利用系数一般取KW= 0.3~0.4。如高频变压器有多个绕组,就应计算 全部绕组的匝数与对应电流的乘积之和。进一步分析可知,对于不连续电流模式(

  第二,在输出功率相同的条件下,连续电流模式 的AP值要大于不连续电流模式,这表明连续电流 模式所需高频变压器的体积较大 ,而不连续 电流模式所需高频变压器体积较小 ;第三 ,上述公式 均未考虑磁心损耗 、磁心材料存在的差异 、磁心 损耗随开关频率及环境温度升高而增大等因素,因此仅供选择磁心时参考。

  4,从表 l中查 出与之接 近 的最小磁心规格为EI28,其AP=0.58cm4 。考虑 到磁心 损耗等 因素 ,至少应选择EI30型磁心 ,此时AP=0.91cm4,Ae=1.09cm2。若按经验公式Ae≈Sj=0.15√(PM)进行估算,可得Ae=1.16cm2,查 表 2, 与 之 最 接 近的是 EI3 3型磁心的Ae=1.18cm2。由此可见,采用两种方法所得到的结果是基本吻合的。为满足在宽电压范围内对输出功率 的要求 ,本例实际选择EI33型磁心。

  在将传统的AP法用于开关电源的高频变压 器设计时,必须考虑开关电源特有的参数( 波形因

  行严密的公式推导 。本文所推导 出的AP法计算公 式,可为正确选择高频变压器 的磁心提供一种科学 、实用的方法 。返回搜狐,查看更多

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