大手解讀高頻逆變電源的計算方法
發布時間:2015-07-20 責任編輯:echolady
【導讀】高(gao)頻(pin)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)的(de)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)需(xu)要(yao)大(da)量(liang)的(de)計(ji)算(suan),很(hen)多(duo)工(gong)程(cheng)師(shi)都(dou)對(dui)此(ci)束(shu)手(shou)無(wu)策(ce),本(ben)文(wen)就(jiu)由(you)大(da)手(shou)為(wei)你(ni)總(zong)結(jie)高(gao)頻(pin)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)的(de)計(ji)算(suan)要(yao)點(dian),詳(xiang)細(xi)梳(shu)理(li)和(he)講(jiang)解(jie)高(gao)頻(pin)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)計(ji)算(suan)過(guo)程(cheng),下(xia)麵(mian)請(qing)看(kan)計(ji)算(suan)步(bu)驟(zhou)。
在進行計算之前,首先要明確單端正激式變壓器工作與B-H曲線的第一象限,這個知識點必須搞清楚。

圖1 單極性開關電源變壓器的激磁狀態
通過對大量書籍的總結,高頻變壓器的計算方法其實大致包括兩類,一類是麵積乘積法,俗稱AP法。另一類是幾何參數法,俗稱KG法。在《開關電源的原理與設計》這本書當中對這兩種方法均有較為細致的講解。在《變壓器與電感器設計手冊》這一書中講解了幾何參數法,並且有著細致的講解。需要注意的是,國內的磁材特性、骨架尺寸誤差以及漆包線規格與國外有偏差,所以計算的相對誤差會偏大。
在《電子變壓器手冊》一書中,單端正激式高頻變壓器計算采用的是AP法。《精通開關電源設計》一書中針對單端正激式開關變壓器采用的是AP法,同時劉勝利老師在該例子中采用的同樣是AP計算方法。經過實際設計,基本驗證了AP法在實際工程中的應用還是比較準確的,所以在下麵的舉例中,將同樣采用AP法計算,計算過程中公式的應用通過理解與經驗的結合而來。
計算高頻變壓器大致分為六個步驟。第一步:計算變壓器的視在功率,根據視在功率選擇磁芯材料,主要通過查找磁材規格手冊獲得磁材的特性參數。第二步:確定磁芯截麵尺寸AP,根據AP值選擇磁芯尺寸。第三步:計算原副邊匝數。第四步:根據電流密度和原副邊有效值電流求線徑。第五步:計算銅損和鐵損是否滿足要求,也就是允許損耗和溫升。第六步:校xiao準zhun計ji算suan參can數shu,避bi免mian磁ci飽bao和he現xian象xiang發fa生sheng,單dan端duan正zheng激ji式shi變bian壓ya器qi的de計ji算suan步bu驟zhou大da致zhi為wei上shang述shu步bu驟zhou。這zhe裏li參can考kao劉liu勝sheng利li老lao師shi的de計ji算suan步bu驟zhou,張zhang占zhan鬆song老lao師shi書shu籍ji中zhong介jie紹shao的de計ji算suan方fang法fa,以yi及ji電dian子zi變bian壓ya器qi手shou冊ce中zhong的de計ji算suan步bu驟zhou。
計算變壓器的視在功率時,根據視在功率選擇磁芯材料,主要通過查找磁材規格手冊獲得磁材的特性參數初步采用磁芯為EE型磁性,視在功率Pt=Po*(1/η+√2),其中η為變壓器的傳輸效率定為90%電源的輸出電壓為±100V,輸出電流為1A則輸出功率Po=200W。計算視在功率Pt=200*(1/0.9+1.414)=274W,該公式取自張占鬆老師的《開關電源的原理與設計》,如圖2所示。

圖2 視在功率與線路結構關係
得出視在功率後,接著就是查找磁芯尺寸與功率對照表,采用EE型磁芯,視在功率Pt為274W,工作頻率暫定為100KHZ。需采用磁芯型號為EE42/42/15,其中第一個42是磁芯長度,第二個42是厚度,15是中心寬度,通過查找磁芯參數手冊,以TDK的磁芯手冊為例單位為(mm^2)。

圖3 磁芯數據手冊
其中Ae=178mm^2Aw=275mm^2,則Ap=(Pt*10^6)/(2*η*f*Bm*δ*Km*Kc)其中Bm為磁芯工作磁感應強度,單位G為線圈導線電流密度,通常取δ=2-3(A/mm^2)η為變壓器效率。通常取0.8-0.9Km為窗口填充係數,一般取0.2-0.4Kc為磁芯填充係數。對於鐵氧體,取Kc=1計算得Ap=0.74cm^4。shangwenzhongzongjieleshujizhongdegaopinnibiandianyuandejisuanfangfa,bingyishijianweichufadianlaijinxinglequanmiandefenxi。duiyuxuyaojiejuegaopindianyuanshejizhongjisuanwentidepengyoulaishuoshifeichangfuyouyuedujiazhideyipianwenzhang。
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