常见器件损耗计算.doc

_常见器件损耗计算方法 -开关电源电磁元件类输入滤波器 差模电感器以铜损为主，器件工作频率低，故磁损忽略哪些参数来自Datasheet/承认书？-常温24下直流电阻值R0 Max哪些参数需要设计提供或实测提供？-常温24下直流电阻值R0、输入有效电流值IRMS工作条件下的电阻值由于工作温度作用，需重新计算，最高工作温度定义为110，电阻值R110为 (234.5表示铜的K值常数，铝的K值常数是228.1)铜损为 (工作频率低，忽略趋肤效应；对称绕制，忽略邻近效应) 共模电感器以铜损为主，由于噪声的Vt值小，故磁损忽略哪些参数来自Datasheet/承认书？-常温24下直流电阻值R0 Max哪些参数需要设计提供或实测提供？-常温24下直流电阻值R0、输入有效电流值IRMS工作条件下的电阻值由于工作温度作用，需重新计算，最高工作温度定义为110，电阻值R110为 (234.5表示铜的K值常数，铝的K值常数是228.1)铜损为 (工作频率低，忽略趋肤效应；对称绕制，忽略邻近效应)PFC电路PFC电感器以铜损为主，磁损为副，磁芯磁导率/工作状态表现为增量磁导率，即在一定偏置磁场下叠加一振幅较小的交变磁场；磁芯损耗只能近似采用标准功耗测试的一定频率和工作磁密下的正弦波损耗进行计算；哪些参数来自Datasheet/承认书？-常温24下直流电阻值R0 Max，磁芯体积Ve、电感量L哪些参数需要设计提供或实测提供？-常温24下直流电阻值R0、输入有效电流值IRMS、最大电流峰值：低压输入时峰值处的纹波电流、工作频率f铜损计算：工作条件下的电阻值由于工作温度作用，需重新计算，最高工作温度定义为110，电阻值R110为 (234.5表示铜的K值常数，铝的K值常数是228.1)铜损为 附：若考虑趋肤效应的影响，按下式进行趋肤效应下的电阻计算(圆铜线按直径，铜皮或扁平线按厚度)： d 线径(inch) f 工作频率(Hz) T 工作温度()磁损计算：工作时的工作磁密最大值： L是工作状态时的电感量，磁芯100下的损耗公式，也可通过查磁芯损耗图获得相同信息(损耗公式来自于此)：铁氧体类PC40相当材： PFe磁芯单位损耗mW/cm3 dB工作磁密kG f工作频率kHz工作频率acdf100kHz0.0741.432.85100kHz=f=500kHz0.0141.842.28铁氧体类PC44相当材： PFe磁芯单位损耗mW/cm3 dB工作磁密kG f工作频率kHz工作频率acdf100kHz0.1581.362.86100kHz=f=500kHz7.36*10-73.472.54每升高10，损耗近似增加40%；粉芯材料相当材：粉芯材料由于均匀气隙分布，我们认为损耗值与温度无关； FeSiAl粉芯材料损耗公式-损耗与磁导率无关： PFe磁芯单位损耗mW/cm3 dB工作磁密kG f工作频率kHzFeSi粉芯材料损耗公式-损耗与磁导率无关：MMGCSCDongBuP=5.92e-06*B1.5085*f0.7701P=1.78*B2.05*f1.535P=2.751*B2.196*f1.352P=power loss density(mw/cm3)F/f=frequency(Hertz)B=flux density(gauss)附：参考损耗曲线图推导损耗公式： 查磁芯手册中对应磁芯的体积Ve，计算功耗 Pcore磁芯损耗mW PFe磁芯单位损耗mW/cm3 Ve磁芯体积mm3总损耗PTotal为DCDC电路谐振电感器以磁损为主，铜损为副，不考虑邻近效应磁芯磁导率/工作状态表现为振幅磁导率，即交变磁场单向或双向振幅大的磁导率；磁芯损耗只能近似采用标准功耗测试的一定频率和工作磁密下的正弦波损耗进行计算；哪些参数来自Datasheet/承认书？-常温24下直流电阻值R0 Max，磁芯体积Ve、电感量L哪些参数需要设计提供或实测提供？-常温24下直流电阻值R0、输入有效电流值IRMS、(最高)工作频率f铜损计算：工作条件下的电阻值由于工作温度作用，需重新计算，最高工作温度定义为110，电阻值R110为 (234.5表示铜的K值常数，铝的K值常数是228.1)铜损为 附：若考虑趋肤效应的影响，按下式进行趋肤效应下的电阻计算(圆铜线按直径，铜皮或扁平线按厚度)： d 线径(inch) f 工作频率(Hz) T 工作温度()磁损计算：工作时的工作磁密最大值： L是工作状态时的电感量，由于谐振电感器的电感量要求基本不变化，与来料的承认书要求一致；di取电感器输入有效电流值IRMS；dB是双向工作状态，故工作时的磁密取值为2Bm，所以以下的磁芯损耗取值为Bm磁芯100下的损耗公式，也可通过查磁芯损耗图获得相同信息(损耗公式来自于此)：铁氧体类PC40相当材： PFe磁芯单位损耗mW/cm3 dB工作磁密kG f工作频率kHz工作频率acdf100kHz0.0741.432.85100kHz=f=500kHz0.0141.842.28铁氧体类PC44相当材： PFe磁芯单位损耗mW/cm3 dB工作磁密kG f工作频率kHz工作频率acdf100kHz0.1581.362.86100kHz=f=500kHz7.36*10-73.472.54每升高10，损耗近似增加40%；粉芯材料相当材：粉芯材料由于均匀气隙分布，我们认为损耗值与温度无关； MMP 26材粉芯材质： PFe磁芯单位损耗mW/cm3 dB工作磁密kG f工作频率kHzMMP 60材粉芯材质： PFe磁芯单位损耗mW/cm3 dB工作磁密kG f工作频率kHz查磁芯手册中对应磁芯的体积Ve，计算功耗 Pcore磁芯损耗mW PFe磁芯单位损耗mW/cm3 Ve磁芯体积mm3总损耗PTotal为主变压器以磁损为主，铜损为副，考虑邻近效应磁芯磁导率/工作状态表现为振幅磁导率，即交变磁场单向或双向振幅大的磁导率；磁芯损耗只能近似采用标准功耗测试的一定频率和工作磁密下的正弦波损耗进行计算；由于方波的损耗要比正弦波损耗低10%，故损耗可降低10%；哪些参数来自Datasheet/承认书？-常温24下原副边直流电阻值R0 Max，磁芯体积Ve哪些参数需要设计提供或实测提供？-常温24下原副边直流电阻值R0、占空比Dmax、(最高)工作频率f铜损计算：工作条件下的电阻值由于工作温度作用，需重新计算，最高工作温度定义为110，电阻值R110为 (234.5表示铜的K值常数，铝的K值常数是228.1)铜损为 附：若考虑趋肤效应的影响，按下式进行趋肤效应下的电阻计算(圆铜线按直径，铜皮或扁平线按厚度)： d 线径(inch) f 工作频率(Hz) T 工作温度()邻近效应系数：为了简化计算，我们通过以下绕制方式进行系数增加损耗，条件为1. d/T=1 (d/T是导体直径与趋肤深度之比，d：导体直径(mm) T：趋肤深度(mm)2. 原边一次绕制完成层数2层3. 副边一次绕制层数3层绕制结构铜损总功耗乘积原副原副/副原副原2Ppri+1.5Psec原副原/副原副2Ppri+3Psec原副/副原3Ppri+3Psec总铜损为原副边铜损之和，若考虑邻近效应，按上式进行计算： 磁损计算：通过法拉第定律，推导工作磁密双向磁化时的工作磁密为，移向全桥时，单向磁化时的工作磁密为磁芯100下的损耗公式，也可通过查磁芯损耗图获得相同信息(损耗公式来自于此)：铁氧体类PC40相当材： PFe磁芯单位损耗mW/cm3 dB工作磁密kG f工作频率kHz工作频率acdf100kHz0.0741.432.85100kHz=f=500kHz0.0141.842.28铁氧体类PC44相当材： PFe磁芯单位损耗mW/cm3 dB工作磁密kG f工作频率kHz工作频率acdf100kHz0.1581.362.86100kHz=f=500kHz7.36*10-73.472.54每升高10，损耗近似增加40%；查磁芯手册中对应磁芯的体积Ve，计算功耗 磁芯损耗mW PFe磁芯单位损耗mW/cm3 ，Ve磁芯体积mm3总损耗PTotal为附：邻近效应分析对计算圆形截面导体中，由邻近效应引起的损耗为：Pp：邻近效应损耗；w：磁场角速度；B：磁感应强度；l：导体长度；d：导体直径；Gr：邻近效应因子；PC：导体电阻率；邻近效应因子Gr 是无量纲因子，它的变化规律仅适合于圆形截面积导体。 趋肤深厚： f：频率(Hz)；T：趋肤深度(mm)；当d/T =1时(线材直径与趋肤深度之比)，Gr1；要求：变压器设计时考虑将d/T接近于1；当d/T增加到4以上时，Gr近似用下式表示：实际上更多使用损耗角正切的形式，对于与邻近效应相应的损耗角正切tan&，是人们更为关心的参数。为简单起见，假设绕组只有一个线圈，其中填有铁氧体磁芯，设绕组空间的磁感应强度与绕组的安匝数成正比，即B2=kN 2I 2；B2：B2在绕组空间的平均值；k：常数；将邻近效应引起的损耗公式用电阻形式表示，则得到 Rp：由邻近效应引起的损耗电阻，它与绕组相串联；因为绕组的电感量L=u0 ue N 2/c1，由上述公式得出下列损耗角正切公式为：当工作频率较低时，当d/T小于或等于1时，Gr1；此时tan&与Gr无关，与频率成正比；当d/T增加到3.5时，tan&达到最大值。频率更高时，Gr正比于f3/2；所以tan&正比于即随f3/2增加而下降。 减小导体的直径虽然可以有效地降低邻近效应，但与此同时，导体的直流电阻R将迅速增加。为 此克服邻近效应的有效措施是选用线径较细的多股线来代替单线。制作绕组时每根导线按螺旋状路径 与邻近导线绕在一起(说明：当两根导线相缠绕时，当正弦变化的磁感应强度Bsinwt垂直穿过该组两 根导线体时，它们产生的感应电动势相互抵消，若多股线相互捻扭的程度足够大，则可以使感应电动势基本上抵消)。 作为减弱趋肤效应与邻近效应引起的损耗，许多线材制作商推出了绞合线。作为线材选择，可通 过以下步骤实现对线材的选取： 1）实际通入导线的工作频率与最高工作温度决定最大允许趋肤深度； 2）选取不超过最大允许趋肤深度1.5倍宽度作为导线的最大允许直径； 3）选取合符工作有效电流相对应的电流密度和计算出其导线有效截面积； 4）由3）得出的导线有效截面积，计算出A）中所得直径的导线股数。输出滤波器 差模电感器以铜损为主，器件工作频率低，故磁损忽略哪些参数来自Datasheet/承认书？-常温24下直流电阻值R0 Max哪些参数需要设计提供或实测提供？-常温24下直流电阻值R0、输入有效电流值IRMS工作条件下的电阻值由于工作温度作用，需重新计算，最高工作温度定义为110，电阻值R110为 (234.5表示铜的K值常数，铝的K值常数是228.1)铜损为 (对称绕制，忽略邻近效应)附：若考虑趋肤效应的影响，按下式进行趋肤效应下的电阻计算(圆铜线按直径，铜皮或扁平线按厚度)： d 线径(inch) f 工作频率(Hz) T 工作温度() 共模电感器以铜损为主，由于噪声的Vt值小，故磁损忽略哪些参数来自Datasheet/承认书？-常温24下直流电阻值R0 Max哪些参数需要设计提供或实测提供？-常温24下直流电阻值R0、输入有效电流值IRMS工作条件下的电阻值由于工作温度作用，需重新计算，最高工作温度定义为110，电阻值R110为 (234.5表示铜的K值常数，铝的K值常数是228.1)铜损为 (对称绕制，忽略邻近效应)附：若考虑趋肤效应的影响，按下式进行趋肤效应下的电阻计算(圆铜线按直径，铜皮或扁平线按厚度)： d 线径(inch) f 工作频率(Hz) T 工作温度()辅助电源 辅助电源变压器以磁损为主，铜损为副，考虑邻近效应磁芯磁导率/工作状态表现为振幅磁导率，即交变磁场单向或双向振幅大的磁导率；磁芯损耗只能近似采用标准功耗测试的一定频率和工作磁密下的正弦波损耗进行计算；由于方波的损耗要比正弦波损耗低10%，故损耗可降低10%；由于变压器以单端反激变压器为主，小功率(100W以内)，不考虑邻近效应；哪些参数来自Datasheet/承认书？-常温24下原副边直流电阻值R0 Max，磁芯体积Ve哪些参数需要设计提供或实测提供？-常温24下原副边直流电阻值R0、占空比Dmax、(最高)工作频率f铜损计算：工作条件下的电阻值由于工作温度作用，需重新计算，最高工作温度定义为110，电阻值R110为 (234.5表示铜的K值常数，铝的K值常数是228.1)铜损为附：若考虑趋肤效应的影响，按下式进行趋肤效应下的电阻计算(圆铜线按直径，铜皮或扁平线按厚度)： d 线径(inch) f 工作频率(Hz) T 工作温度()磁损计算：单端反激，是表现单向磁化，此时的工作磁密为磁芯100下的损耗公式，也可通过查磁芯损耗图获得相同信息(损耗公式来自于此)：铁氧体类PC40相当材： PFe磁芯单位损耗mW/cm3 dB工作磁密kG f工作频率kHz工