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开关電(diàn)源变压器绕组设计方法

发布时间:2021.07.23 15:42 浏览次数:299
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高频变压器绕组是开关電(diàn)源中非常重要的部件,它和普通電(diàn)源变压器一样也是通过磁耦合来传输能(néng)量的。不过在开关電(diàn)源中变压器绕组实现磁耦合的磁路不是普通工频变压器中的硅钢片,而是磁导率较高的铁氧體(tǐ)磁心或铍莫合金等磁性材料,其目的是為(wèi)了获得较大的励磁電(diàn)感、减小(xiǎo)磁路中的功率损耗,使之能(néng)以最小(xiǎo)的损耗和相位失真传输具有(yǒu)宽频带的脉冲能(néng)量。高频变压器的设计是开关電(diàn)源的关键技术,在半桥式、全桥式和推挽式开关電(diàn)源中,高频变压器通过的是交变的電(diàn)流,不会有(yǒu)直流磁化的问题,设计方法和普通工频变压器基本相同,只是采用(yòng)的磁芯材料不同,设计起来相对比较简单。正激式开关電(diàn)源的高频变压器与全桥式有(yǒu)相同之处,但会有(yǒu)直流磁化问题,设计起来要复杂一些。因此有(yǒu)时会在高频变压器中增加去磁绕组,以降低设计的难度。反激式开关電(diàn)源在小(xiǎo)功率开关電(diàn)源中应用(yòng)最普及,但其高频变压器的设计也最為(wèi)复杂。
反激式开关電(diàn)源的高频变压器绕组相当于一只储能(néng)電(diàn)感,在固定的开关频率下,其储存的能(néng)量大小(xiǎo)直接影响开关電(diàn)源的输出功率。在设计反激式开关電(diàn)源的高频变压器绕组时,需要注意以下几个问题:
1.计算一次電(diàn)感量Lp
2.选择磁芯与骨架
3.计算一次绕组匝数Np
4.计算二次绕组匝数Ns
5.计算气隙间距
6.检验最大磁通密度Bm
7.漏感要小(xiǎo)
8.要考虑温度影响
首先要根据一次绕组的峰值電(diàn)流和开关電(diàn)源的输出功率来计算一次绕组的電(diàn)感量;然后是选择磁芯与骨架并确定相关参数;接下来依据选定的磁芯截面积和磁路長(cháng)度等参数计算一次绕组匝数Np,在根据一次绕组和二次绕组的比值计算二次绕组的匝数Ns。為(wèi)了防止高频变压器出现磁饱和,通常需要在磁芯中加入空气间隙,还需要根据一次電(diàn)感量Lp和所选用(yòng)磁芯参数计算空气间隙的長(cháng)度;最后还要根据峰值電(diàn)流、一次绕组匝数和磁芯参数计算最大磁通密度,检验是否满足磁芯材料的要求。在部分(fēn)条件不能(néng)满足时,要重新(xīn)选择磁芯和骨架,再进行计算和检验,直到满足设计要求為(wèi)止。
开关電(diàn)源的工作频率较高,要求磁心材料在工作频率下的功率损耗应尽可(kě)能(néng)小(xiǎo),随着工作温度的升高,饱和磁通密度的降低应尽量小(xiǎo)。在设计和选用(yòng)磁心材料时,除了关心其饱和磁通密度、损耗等常规参数外,还要特别注意它的温度特性。一般应按实际的工作温度来选择磁通密度的大小(xiǎo),一般铁氧體(tǐ)磁心的Bm值易受温度影响,按开关電(diàn)源工作环境温度為(wèi)40℃考虑,磁心温度可(kě)达60~80℃,一般选择Bm=0.2~0.4T,即2000~4000GS。
最后要说明的是: 绕制高频变压器绕组是制作开关電(diàn)源的重要工作,也是设计与制作过程中消耗大量时间和主要精力的工作。高频变压器做得好,整个设计与制作工作就完成了70%以上。做得不好,可(kě)能(néng)就会出现停振、啸叫或输出電(diàn)压不稳、负载能(néng)力不高等现象。在变压器的温升<35℃,绕制良好的脉冲变压器的工作效率可(kě)达到90%以上,且波形质量优异,電(diàn)性能(néng)参数稳定。在100kHz的使用(yòng)条件下,脉冲变压器的體(tǐ)积可(kě)以大大减小(xiǎo)。绕制变压器时,要尽最大的努力保证以下几点:
1.即使输入電(diàn)压最大,主开关器件导通时间最長(cháng),也不至于使变压器的磁芯饱和;
2.初级線(xiàn)圈与次级線(xiàn)圈的耦合要好,漏電(diàn)感要小(xiǎo);
3.高频开关变压器会因集肤效应导致電(diàn)線(xiàn)的電(diàn)阻值增大,因而要减小(xiǎo)電(diàn)流密度。通常,工作时的最大磁通密度取决于次级線(xiàn)圈。
4.一般来说,采用(yòng)铁氧體(tǐ)磁芯EI28时,要把Bm控制在3kGs以下

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