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高频变压器设计时选择磁芯的两种方法

时间:2010-03-01 11:25 来源:未知 作者:编辑部

1 面积乘积法
这里讲的面积乘积。是指磁芯的可绕线的窗口面积和磁芯的截面积,这两个面积的乘积。
表示形式为WaAe,有些讲义和书本上简写为Ap,单位为


根据法拉第定律,我们有:

窗口面积利用情况有:
KWα=NAw
变压器有初级、次级两个绕组。因此有:
KWα=2NAw

0.5KWα=NAw
我们知道:
Aw=

而电流有效值
I=Ip

得到以下关系式:
0.5KWα=

即:

于是就有如下式:

由于:EδIp=Pi 又有: Pi=

最后得到如下公式:

这个公式适用于单端变压器,如正激式和反激式。
δ<0.5,Bm-T,K-0.3~0.4,η-0.8~0.9,J-A/

。推挽式的公式则为:

半桥式的公式则为:

这里的δ>0.5,例如0.8~0.9。
单端变压器如正激式和反激式:Bm=△B=Bs-Br。
双端变压器如推挽式、半桥式和桥式:Bm=2Bpk。
全桥式公式与推挽式相同,但δ>0.5,例如0.8~0.9。
在J=400A/

,K=0.4,η=0.8,δ=0.4(单端变压器),δ=0.8(双端变压器)。公式简化如下:

(单端变压器)

(推挽式)

(半桥式和桥式)
2 几何尺寸参数法
这个方法是把绕组线圈的损耗,即铜损作为设计参数。因此,公式正是由计算绕组线圈的铜损的公式演变而来的。

。变压器有两个绕组

这里

为初级绕组电阻,

为次级绕组电阻。


由于

因此

每个绕组各占一半窗口面积,全部绕组线圈的铜损的公式:

公式简化:

变换两个参数的位置,公式变成:

初级安匝与次级安匝相等的关系,以及电流有效值同峰值的关系。

上式进一步演化成:

同理(见面积乘积法)有:

将两个式子代入,得出公式:

与面积乘积法的形式相一致,公式成为如下形式:

此公式适合各种电路形式。Bm取值同面积乘积法。
3 实际举例
单端反激式电路。输出功率Po=34W,输入最小直流电压Vi(min)=230V,输入电流峰值1.18A,占空比

=0.25,频率f=68kHz,t=14.7μs,初级电感L p=716μH,变压器效率η=0.8,电流密度J=400A/cm,Bm=0.11T,K=0.4,Pcu=0.34W。


如采用简化公式,要将99改为78。因为原公式中δ=0.4,现在δ=0.25,所以有:


两者结果基本一致。