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反激变压器磁芯的选择

姜维 发布于 2021-11-05 11:51
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反激电源的变压器设计时候当原边感量计算好以后,这个时候就需要选择磁芯,然后计算圈数了,磁芯的选择对于大部的工程师都靠经验去选取的,当然可以在网上找到很多的关于多少功率与开关频率所对应的磁芯,但是有很多的工程师可能会看到一些书上面用的Ap法去计算变压。


很多刚学做电源的工程,对于Ap法是非常感兴趣的,下面我们就基于Ap法是怎么来的进行推导下。


首先Ap法就是根据磁芯的横截面积Ae与绕线的窗口面积Aw来计算的,AP=AeXAw,对于磁芯的横截面积Ae与绕线窗口面积Aw是可以在磁芯规格书里面查到的。有很多的磁芯规格书也是直接给出Ap值的,

首先反激变压器是根据临界模式来计算的,我们以最大功率最小输入电压时变压器工作在临界模式来计算的。

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变压器原边峰值电流Ipk

原边圈数Np     副边圈数Ns

Ip_rms为原边绕组的有效值电流

Is_rms为副边绕组的有效值电流

J绕组电流密度6A/mm^2      Vor反射电压

Kw为磁芯绕线窗口的利用率0.4

原边绕组占用的窗口面积

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副边绕组占用的窗口面积


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整个变压器Aw=Awp+Aws

那么这里需要计算出来原边的Np、Ns、Ip_rms、Is_rms

计算出来了Np、Ns、Ip_rms、Is_rms后,我们就可以计算原边绕组与副边绕组所占用的窗口面积Aw

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把上面的NpNsIp_rmsIs_rm代入到下面的公式。

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代入后得到了公式

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又因为

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化解后得到下面公式

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因为变压器在绕组的过程中,会有挡墙,绝缘胶带,线与线之间的空隙等,我们磁芯的窗口利用率是不能到100%,根据的部分工程师的经验,一般磁芯的窗口利用率为0.4左右,我们这里选择Kw=0.4

那么实际的Aw1=Aw÷0.4

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知道了Aw后,就是需要计算Ap了,Ap=Aw×Ae

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上面就计算出来了Ap的值了,KwBmaxJ都是固定值,所以不同的功率Pin与开关频率fs,去值不同的Dmax等有关系,占空比如果在最低输入电压的时候可以选择0.5左右,

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代入到Ap里面可以计算出来实际的Ap

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从上面的公式里面可以得出,功率越的磁芯选择越大,频率越大,磁芯的选择越小。

根据上面的公式计算出来了Ap后再去选择所对应的磁芯。

确定好磁芯后,根据磁芯的横截面积Ae值,可以计算出来变压器的圈数


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