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正激变换器中变压器的设计过程

发布时间:2015-08-01 19:46:45  来源:大电流电感厂家   查看:

1引言

电力电子技术中,高频开关电源的设计主要分为两部分,一是电路部分的设计,二是磁路部分的设计。相对电路部分的设计而言,磁路部分的设计要复杂得多。磁路部分的设计,不但要求设计者拥有全面的理论知识,而且要有丰富的实践经验。在磁路部分设功率电感计完毕后,还必须放到实际电路中验证其性能。由此可见,在高频开关电源的设计中,真正难以把握的是磁路部分的设计。高频开关电源的磁性元件主要包括变压器、电感器。为此,以下将对高频开关电源变压器的设计,特别是正激变换器中变压器的设计,给出详细的分析,并设计出一个用于输入48V(36~72V),输出2.2V、20A的正激变换器的高频开关电源变压器。

2.正激变换器中变压器的设计方法

正激变换器是最简单的隔离降压式DC/DC变换器,其输出端的LC滤波器非常适合输出大电流,可以有效抑制输出电压纹波。所以,在所有的隔离DC/DC变换器中,正绕行电感器激变换器成为低电压大电流功率变换器的首选拓扑结构。但是,正激变换器必须进行磁复位,以确保励磁磁通在每一个开关周期开始时处于初始值。正激变换器的复位方式很多,包括第三绕组复位、RCD复位[1,2]、有源箝位复位[3]、LCD无损复位[4,5]以及谐振复位大功率电感贴片电感器[6]等,其中最常见的磁复位方式是第三绕组复位。本文设计的高频开关电源变压器采用第三绕组复位,拓扑结构如图1所示。

开关电源变压器是高频开关电源的核心元件,其作用有三:磁能转换、电压变换和绝缘隔离。在开关管的作用下,将直流电转变成方波施加于开关电源变压器上,经开关电源变压器的电磁转换,输出所需要的电压,将输入功率传递到负载。开关变压器的性能好坏,不仅影响变压器本身的发热和效率,而且还会影响到高频开关电源的技术性能和可靠性。

所以在设计和制作时,对磁芯材料的选择,磁芯与线圈的结构,绕制工艺等都要有周密考虑。开关电源变压器工作于高频状态,分布参数的影响不能忽略,这些分布参数有漏感、分布电容和电流在导线中流动的趋肤效应。一般根据高频开关电源电路设计的要求提出漏感和分布电容限定值,在变压器的线圈结构设计中实现,而趋肤效应影响则作为选择导线规格的条件之一。

2.1变压器设计的基本原则

在给定的设计条件下磁感应强度B和电流密度J是进行变压器设计时必须计算的参数。当电路主拓扑结构、工作频率、磁芯尺寸给出后,变压器的功率P与B和J的乘积成正比,即P∝B·J。当变压器尺寸一定时,B和J选得高一些,则某一给定的磁芯可以输出电感器封装更大的功率;反之,为了得到某一给定的输出功率,B和J选得高一些,变压器的尺寸就可以小一些,因而可减小体积,减轻重量。但是,B和J的提高受到电性能各项技术要求的制约。例如,若B过大,激磁电流过大,造成波形畸变严重,会影响电路安全工作并导致输出纹波增加。若J很大,铜损增大,温升将会超过规定值。因此,在确定磁感应强度和电流密度时,应把对电性能要求和经济设计结合起来考虑。

2.2各绕组匝数的计算方法

正激变换器中的变压器的磁芯是单向激磁,要求磁芯有大的脉冲磁感应增量。变压器初级工作时,次级也同时工作。 1)计功率电感算次级绕组峰值电流IP2 变压器次级绕组的峰值电流IP2等于高频开关电源的直流输出电流Io,即式中:

D是正激变换器最大占空比。

3)计算初级绕组电压幅值Up1 Up1=Uin-ΔU1(3)

式中:Uin是变压器输入直流电压(V);

ΔU1是变压器初级绕组电阻压降和开关管导通压降之和(V)。

4)计算次级绕组电压幅值式中:Uo是变压器次级负载直流电压(V); ΔU2是变压器次级绕组电阻压降和整流管压降之和(V)。

5)计算初级电流有效值I1 忽略励磁电流等影响因素,初级电流有效值I1按单向脉冲方波的波形来计算:平面变压器厂家 | 平面电感厂家

[DCDC]电源设计的差模共模问题,请看图记得原来公司就总是用这个电路,这个主要针对的交流输入,如果输入的是24V直流电压,使用这个电路应该也使用吧,2)、这里面的几个元器件,应该选用多大呢?我知道那个共模电感是不能太大,差模电感呢?可以大点吗?C1,C2,C3人家说是X,Y电容,但我的是24V输入,是不是选用个101贴片电容就可以?用过此电路的请指点,路过的讨论。 。 L1、L2是差模电感,L3

隔离变压器原副边的电气间隙和爬电距离是多少呢请大神帮忙指点一下,下面的表格具体值是多大?



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