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1、高频变压器参数计算方法 一 电磁学计算公式推导： 1磁通量与磁通密度相关公式： = B * S - 磁通(韦伯) B - 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯 S - 磁路的截面积(平方米) B = H * - 磁导率(无单位也叫无量纲) H - 磁场强度(伏特每米) H = I*N / l I - 电流强度(安培) N - 线圈匝数(圈T) l - 磁路长路(米) 2电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式： EL = / t * N EL = i / t * L - 磁通变化量(韦伯) i - 电流变化量(安培) t - 时间变化量(秒) N - 线圈匝数(圈T
2、) L - 电感的电感量(亨) 由上面两个公式可以推出下面的公式： / t * N = i / t * L 变形可得： N = i * L/ 再由 = B * S 可得下式: N = i * L / ( B * S ) 且由式直接变形可得： i = EL * t / L 联合同时可以推出如下算式: L =(* S )/ l * N2 这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的 因素) 3电感中能量与电流的关系： QL = 1/2 * I2 * L QL - 电感中储存的能量(焦耳) I - 电感中的电流(安培) L - 电感的电感量(亨) 4根据能量守恒定律及影响电感量的因
3、素和联合式可以得出初 次级匝数比与占空比的关系式： N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D) N1 - 初级线圈的匝数(圈) E1 - 初级输入电压(伏特) N2 - 次级线圈的匝数(圈) E2 - 次级输出电压(伏特) 二 根据上面公式计算变压器参数： 1 高频变压器输入输出要求： 输入直流电压： 200- 340 V 输出直流电压： 23.5V 输出电流： 2.5A * 2 输出总功率： 117.5W 2 确定初次级匝数比： 次级整流管选用VRRM =100V正向电流(10A)的肖特基二极管两 个，若初次级匝数比大则功率管所承受的反压高；匝数比小则功率管 反低,这样就有下式： N1
4、/N2 = VIN(max) / (VRRM * k / 2) N1 - 初级匝数 VIN(max) - 最大输入电压 k - 安全系 数 N2 - 次级匝数 Vrrm - 整流管最大反向耐压 这里安全系数取0.9 由此可得匝数比N1/N2 = 340/(100*0.9/2) 7.6 3 计算功率场效应管的最高反峰电压: Vmax = Vin(max) + (Vo+Vd)/ N2/ N1 Vin(max) - 输入电压最大值 Vo - 输出电压 Vd - 整流管正向电压 Vmax = 340+(23.5+0.89)/(1/7.6) 由此可计算功率管承受的最大电压: Vmax 525.36(V)
5、 4 计算PWM占空比： 由式变形可得： D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2) D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/Vin(min)+N1/N2*(Vo+Vd) D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89) 由些可计算得到占空比 D 0.481 5 算变压器初级电感量： 为计算方便假定变压器初级电流为锯齿波，也就是电流变化量等 于电流的峰值,也就是理想的认为输出管在导通期间储存的能量在截 止期间全部消耗完。那么计算初级电感量就可以只以PWM的一个周 期来分析，这时可由式可以有如下推导过程： （P/）/ f = 1/2 * I2 * L P
6、- 电源输出功率 (瓦特) - 能量转换效率 f - PWM开关 频率将式代入式： （P/）/ f = 1/2 * (EL * t / L)2 * L t = D / f (D - PWM占空比) 将此算式代入式变形可得： L = E2 * D2 */ ( 2 * f * P ) 这里取效率为85%， PWM开关频率为60KHz. 在输入电压最小的电感量为： L=2002* 0.4812 * 0.85 / 2 * 60000 * 117.5 计算初级电感量为: L1 558(uH) 计算初级峰值电流： 由式可得： i = EL * t / L = 200 * (0.481/60000 )/ (
7、558*106) 计算初级电流的峰值为: Ipp 2.87(A) 初级平均电流为： I1 = Ipp/2/(1/D) = 0.690235(A) 6 计算初级线圈和次级线圈的匝数： 磁芯选择为EE-42(截面积1.76mm2)磁通密度为防治饱和取值为2500 高斯也即0.25特斯拉, 这样由式可得初级电感的匝数为: N1= i * L / ( B * S ) = 2.87 * (0.558*103)/0.25*(1.76*104) 计算初级电感匝数: N1 36 (匝) 同时可计算次级匝数： N2 5 (匝) 7 计算次级线圈的峰值电流： 根据能量守恒定律当初级电感在功率管导通时储存的能量在截
8、止时在 次级线圈上全部释放可以有下式： 由式可以得到： Ipp2=N1/N2* Ipp Ipp2 = 7.6*2.87 由此可计算次级峰值电流为：Ipp2 = 21.812(A) 次级平均值电流为I2=Ipp2/2/(1/(1-D)= 5.7(A) 6.计算激励绕组(也叫辅助绕组)的匝数： 因为次级输出电压为23.5V，激励绕组电压取12V，所以为次级电压 的一半 由此可计算激励绕组匝数为: N3 N2 / 2 3 (匝) 激励绕组的电流取: I3 = 0.1(A) 7.计算电流有效值 Irms=Ipp/ Mathematics(6) 8.计算导线直径 D=1.13Mathematics(IRMS/J)