《高频变压器计算步骤.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频变压器计算步骤.pdf（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、高频变压器计算(CCM 模式)反激式 DC/DC 变换电路 电路基本参数:Vo1=15V?Io1=0.4A Vo2=-10V?Io2=0.4A Vs=15V(范围 10V20V)Po=10W 设定参数:1.电路工作频率(根据 UC3843 的特性,初步确定为 50KHz),电路效率为 G=75%2.反激式变换器的工作模式 CCM 3.占空比确定(Dmax=4.磁芯选型(EE 型)设计步骤 (1)选择磁芯大小 Pin=Po/G=10/=(查表),选择 EE19 磁芯 (2)计算导通时间 Dmax=,工作频率 fs=50KHz ton=8us (3)选择工作时的磁通密度 根据所选择的磁芯 EE19
2、(PC40 材料)Ae=22mm2,Bmax=(4)计算原边匝数 Np=(Vs*ton)/(Bmax*Ae)=(10*8)/*22)=,取整 16 (5)计算副边绕组 以输出电压为 15V 为例进行计算,设整流二极管及绕组的压降为 1V 15+1=16V 原边绕组每匝伏数=Vs/Np=10/16=匝 副边绕组匝数 Ns1=16/=,取整 26 (6)计算选定匝数下的占空比;辅助输出绕组匝数 新的每匝的反激电压为:16/26=ton=(Ts*/+=占空比 D=20=对于 10V 直流输出,考虑绕组及二极管压降 1V 后为 11V Ns2=11/=,取整 17 (7)初级电感,气隙的计算 在周期
3、Ts 内的平均输入电流 Is=Pin/Vs=10=1.33A 导通时间内相应的平均值为 Iave=(Is*Ts)/ton=*20/=2.68A 开关管导通前的电流值 Ip1=Iave/2=2=1.34A 开关管关闭前的电流值 Ip2=3Ip1=*3=4.02A 初级电感量 Lp=Vs*&t/&i=10*=气隙长度 Lg=(u0*Np2*Ae)/Lp=0.19mm (8)检测磁芯磁通密度和饱和区间 计算磁心饱和边界.计算交流磁通产生的磁感应强度变化幅值:Bac=(Vs*ton)/(Ae*Np)=(10*/(16*22)=使用磁感应强度与直流电有关的关系式计算直流成分 Bdc 假设磁芯所有的磁阻都
4、集中在气隙中,显然作为一个比较保守的结果,可求得一个较高的直流磁感应强度.此近似值允许使用一个简单的公式 Bdc=u*H=u0*Np*Ip1/(Lg*=交流和直流磁感应强度之和得到磁感应强度最大值为 Bmax=Bac/2+Bdc=+=(9)选择导线 初级电流有效值为:Krp=Irms=Ip*sqr(Dmax*(Krp2*1/3-Krp+1)=1.96A,选取电流密度为 4A/mm2 则导线线径为:D=(I/J)1/2=0.792mm 选择 AWG20 导线 注:由于高频电流在导体中会有趋肤效应,所以在确定线经时还要计算不同频率时导体的穿透深度.公式:d=(f)1/2.如果计算出的线径 D 大于
5、两倍的穿透深度,就需要采用多股线或利兹线 考虑集肤效应,d=(f)1/2=500001/2=0.296mm,2*d=0.592mm0.606mm2 15V 次级输出电流峰值为:Isp1=(Ip*Np/Ns1)*(Po1/Po)=1.484A 有效值为 Isrms1=Isp1*sqr(1-Dmax)*(Krp2*1/3-Krp+1)=0.731A 则导线线径为:D=(I/J)1/2=0.483mm 选择 AWG25 导线 -10V 次级输出电流峰值为:Isp2=(Ip*Np/Ns2)*(Po2/Po)=1.513A 有效值为 Isrms2=Isp2*sqr(1-Dmax)*(Krp2*1/3-K
6、rp+1)=0.745 A 则导线线径为:D=(I/J)1/2=0.487mm 选择 AWG25 导线 磁芯及骨架分别采用 TDK 公司的 PC40EE19-Z,BE19-118CPHFR 高频变压器计算(DCM 模式)电路基本参数:Vo1=15V?Io1=0.4A Vo2=-10V?Io2=0.4A Vin=15V(范围 10V20V)Po=10W 设定参数:1.电路工作频率(根据 UC3843 的特性,初步确定为 50KHz),电路效率为 G=75%2.反激式变换器的工作模式 DCM 3.占空比确定(Dmax=4.磁芯选型(EE 型)设计步骤:先选定一个工作点(即最小输入电压,最大占空比的
7、情况):(1)初级峰值电流 Ip=2 Po/(G*Vinmin*Dmax)=2*10/*10*=6.67A (2)初级电感量 Lp=Dmax*Vinmin/fs*Ip=(3)选择 TDK 的铁氧体磁芯 PC40 其温升 100 摄氏度时饱和磁通密度为 390mT,取工作 Bmax 为 220mT AeAw=(Lp*Ip22*104/Bw*K0*Kj)其中 Bw=,K0=;Kj=395A/cm2;计算得 AeAw=选择 PC40EE19 的磁芯,其 AeAw=*=0.119cm40.118cm4 (4)计算气隙 Lg=*Lp*Ip2/Ae*Bmax2=0.63mm (5)变压器初级匝数 Np=(
8、Lp*Ip)*104/(Ae*Bmax)=匝,取整 16 匝.(6)变压器次级匝数 设次级二极管压降及绕线压降为 Vd=1V 15V 次级绕组匝数 Ns1=Np(Vo1+Vd)(1-Dmax)/(Vmin*Dmax)=,取整 38 匝.-10V 次级绕组匝数 Ns2=Np(Vo2+Vd)(1-Dmax)/(Vmin*Dmax)=,取整 26 匝.(7)导线线径的选择 断续模式下 Krp=1,选择电流密度为 4A/mm2 初级有效电流 Irms=Ip*sqr(Dmax*(Krp2*1/3-Krp+1)=Ip*sqr(Dmax/3)=2.44A 可以得原边导线直径 d=*sqr(Irms/J)=*
9、sqr4)=0.882mm 选择 AWG20#线 注:由于高频电流在导体中会有趋肤效应,所以在确定线经时还要计算不同频率时导体的穿透深度.公式:d=(f)1/2.如果计算出的线径 D 大于两倍的穿透深度,就需要采用多股线或利兹线 考虑集肤效应,d=(f)1/2=500001/2=0.296mm,2*d=0.592mm0.606mm2 15V 次级峰值电流 Isp1=(Ip*Np/Ns1)*(Po1/Po)=1.685A 有效值为Isrms1=Isp1*sqr(1-Dmax)*(Krp2*1/3-Krp+1)=Isp1*sqr(1-Dmax)/3)=0.753A 则导线线径为:D=(Isrms1/J)1/2=0.490mm 选择 AWG25 导线 -10V 次级峰值电流 Isp2=(Ip*Np/Ns2)*(Po2/Po)=1.642A 有效值为Isrms2=Isp2*sqr(1-Dmax)*(Krp2*1/3-Krp+1)=Isp2*sqr(1-Dmax)/3)=0.734A 则导线线径为:D=(Isrms2/J)1/2=0.484mm 选择 AWG25 导线 磁芯及骨架分别采用 TDK 公司的 PC40EE19-Z,BE19-118CPHFR