工程师分享:反激变压器电感线圈详细的设计步骤(一)
磁芯、卷线都有最大输出电压来设计。
1.1.5 一次电流倾斜率 设定(基本设计步骤-初期设定)
输入电压,瞬时最低动作电压、输出电流,在过电流保护最大输出电流/连接最大输出电流/峰值最大输出电流的任意一个最大输出电流的条件下,设定图1-1的一次电流波形的倾斜率。K的设定公式如下。
设计的要点:
在控制开关元器件的损失时,将一次电流波形靠近矩形波会比较好。但是,由于电感量上升,变压器的形状将会变大。作为目标,设定到0.5~0.6,兼顾到之后的其它特性,作最适当的变更。
1.1.6 最大导通角设定(基本设计步骤-初期设定)
一般设定为0.45~0.65。设计的要点:
・单一输入的情况下设定为0.45、普遍输入的情况下设定为0.65左右。
・ 最大导通角的设定,对开关元器件、整流元器件施加耐压方面会造成影响,因此要进行适当的设定。加宽最大导通角的话,开关元器件的耐压将会上升,缩小最大寻通角的话,整流元器件的耐压将会上升。
・ 设定到考虑了控制IC保证的最大导通角(外部设定时,其设定值)的偏差的最小值×0.9以下。1.1.7 最大磁束密度 設定(基本設計步骤-初期設定)
设定为磁芯的产品目录上所记载的饱和磁束密度×0.8~0.9。
图1-2中表示了TDK制的磁珠磁芯PC44的B-H曲线图。
磁芯的磁束密度B[T],如图1-2所示,与起磁力H[A/m]成比例,增加。另外,当B达到一定的值时,在那基础上,即使增加H,B也不会增加。在此磁束饱和状态下,不仅仅达不到作为变压器的机能,还有开关FET破损的危险性,因此磁芯绝对必须在此饱和磁束密度以下来使用。另外,从产品目录上引用数据时,需要在符合使用条件的温度下选择饱和磁束密度,因此请注意。
※磁珠的饱和磁束密度是根据温度而变动。在TDK制PC44的120℃下的饱和磁束密度,将降低到25℃时的值的68.6%。因此,如果在25℃的条件下设计的话,有可能发生实使用时的障碍。
1.1.8 卷线电流密度I/S (基本設計手順-初期設定)
一般在自然空冷下设定最大5[A/mm2]、強制空冷下设定最大7[A/mm2]。
设计要点:
・ 变压器的发热,是根据,根据磁芯损失的铁损和根据卷线损失的铜损来决定的。卷线电流密度虽然是为了推测铜损的一个标准,但是事实上,即使卷线电流密度相同,卷数成倍的话,铜损也将成倍。
・ 由卷线的电流密度所求得的卷线断面积,始终做为标准来考虑,最终还是要以卷线的铜损为基准决定线径和卷数。
卷线电流密度对卷线的温度上升有一定影响,因此一定要考虑冷却条件、使用温度范围、变压器构造等,再进行适当的设定。
1.2 变压器特性设计(基本设计步骤)
使用1.1项中设定的初期条件,设计为最合适特性的变压器条件。
1.2.1 算出一次卷线电流峰值电流(基本设计步骤-变压器特性设计)
求出在变压器的一次卷线中所流出的电流的峰值。作为包含变压器总输出功力P2[W]瞬时在内的最大值。在输出电流仕样中有设定峰值条件的情况下,用I o peak ×VN2max。另外,多输出的情况下,将各电路的输出功力的总和作为变压器总输出功力。变压器效率一般为0.95る。
1.2.2 算出一次/二次卷线比(基本设计步骤-变压器特性设计)
求出一次卷线和二次卷线的比率N12。卷线比根据输出入电压和最大导通角来决定。
1.2.3 算出一次卷线电感量(基本设计步骤-变压器特性设计)
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