Saber变压器设计参数

1、其中变压器设置情况如下:EE3528primitivewfml?1 br-arysi pwr叩fp:ns12丘Imliefarea84.SUleri fe6a?mlen ar1.8m冷sthAt tr ibut as HlpNameValueQualifierArii； Lu占诉詢其中：L6561数据手册数据来源于EE3528磁心数据手册电路、磁心型号 EE3528匝数24:2、气隙1.8mm等数据来源于控制芯片磁心材质3C8（相当于PC40）,截面84.8u（平方米）,磁路长69.7m（米）,原边绕组电阻10m（欧姆）,副边绕组电阻1m（欧姆）,是大致估计，完了修正其中：变压器先采用3绕组线

2、性模型，初步设置的参数如下：要同时得到电压电流波形数据，可以在这里选择:InpulOutputIntegralioriControlAlgoiiSelecGignlUsIWaveforms 來 Pm这样设置后，在波形管理器（Scope）里面所有元件的电流就有了，包括变压器各绕组的电流波形。有关问题在这里统一讲一下: 仿真中CPU是全力以赴的，CPU占用100漩正常的。ruriniKig3c-r=!f.仿真中可以观察右上角这个部分知道当前状态:仿真会产生很多文件，并且很大。除非想保存波形数据，否则可以不定期清理这些文件:File -Clea nFiles.想中断当前的仿真，按这个:想在知道仿到什

3、么程度了，可以在仿真过程中拖动一下示波器箭头，查看当前波形。画电路图可以采用复制方式，这样免得经常到库里面找元件。也允许在目录里直接把那个唯一需要的电路图文件改名或者复制粘贴为拷贝。上述几种操作容易引起网络错误，最好整理一下：SchematicRe-Refere nee仿真操作直接按这个就行:心 可以不先做DC分析。其中除了这两栏外其他可以不设置：Tnw ； pH；要同时得到电压电流波形数据，可以在这里选择:Input欣Output广/IntegidtionAlcioii询晦閒Control血匾Signal Us!*山Waveforms 來 Pins 一总共在Saber（2007）中找到9种材

4、质的磁心，参数如下:测试扌菲利普磁芯丰珊给出的数据材质导磁率B导磁率E说明3E51000010000380适合在餉带或EMI源波门使用高导叼环3E2A1500380无数据3F330002000440功率或一般用途的中频（0. 2-0.酣肮）材料3B726004002300440低频（量鬲0波材料。3CB24004生0无數据（可以代替PC4爾质）3C&A2200阳0无数摇3CBS20004：生。无数据3B917504=103D3750390750380中频音频材料（02MHs,4C4120280无数据电路左右对称分流，左边是一线性（理想）电感做参照，右边是需要检测的非线性电感或者变压器。当信号源

5、很小时，比如 1mV特定已知的材质（比如“ 3D3）磁芯电感通过较大阻值的电阻分压后可得到一基准端 电压，不同材质可得到一系列相对端电压，并与其初始导磁率成比例关系，从而获得表中系列材质的测试初始导磁 率数据。当信号源较大时，加大电流到适当的程度，被测试电感会出现临界饱和迹象（如图中右窗口波形刚开始变形），类比可得到各系列材质的测试B值。这个类比电桥也是以后要用到的线性变压器和非线性变压器的参数转换电路，附后，需要的可以下载。遗憾的是，可选择的材质实在太少，尽管Saber有专门针对磁性材料的建模工具，但是工程上常用的TDK系列，美芯、美磁等标准磁心都没有开发对应的Saber磁芯材质模型，这个重

6、要的工作有待有心人或者厂家跟进（我觉得起码厂家应该花钱完善自己的磁材模型）。所幸的是，我们做开关电源中的变压器使用得最多的锰锌铁氧体功率磁芯PC40材质，可以用“ 3C8材质完全代替，很多实例反复证明，用“ 3C8代替 PC40材质仿真变压器或者 PFC电感是非常准确的，仿真获得的各种参数误差已 经小于PC40材料本身参数的离散性（几个百分点）。附1：几个已知的飞利浦的材质文档SPECIFICATIONSJC3SPEIFICAT0WS3H SPECIFIC4 bw 枕ma Is rialfortriqueriOK up too l mhz& 井*3卫怖 rftowenty 昶前 anatnat

7、erwDiimted far Tequences frorr： 0 2 w e 2 WKA rnadivm frequarKy1 pcNMr mstonial faf um andoNwrai purpo trannwrni *tMuKincf A 1 _ ft P： U&JI?SVMBOLC EDITIONSVALUEUNITSYMBOlcoNornowsVALUEUNITRK Cr 10 LHS.23DCIiJD%呻站 C. c krtiJVMBOLcoirnaM$VALUEUNfTQ.S-nT0 ml)1.25 -C WKioooijo 軸BS e-in r. 40 kHz：1200 A

8、An440mlB35 C. IQ kHzmlCJSmTiM 记；t6 jmt12Gb山100 * 35fcH：200讨”4000g器 Q IQkHi12W A/H100 C； lilkHz.-44Q 370mT的p2S CHOdkHz. QU吋25 CL&OOkrta. 0莽 inf5 - 10*rH TO*柬 e 306 JPZ .*5 ml25 C t VHz geT- 1A空甜吠塔 C 1 kl曲 0 2SmT*20 - 10 *!2! C, lOCkHz.L 1 帚T 100 X： 100 MHZ,個S C410*1 510 3 mT100 mT3*20 iis ro 亡TO陆0 IS

9、inT 10-K *C iOkH；. OWmT -IDO C, 40050 mT11500DQ 2S P IlJimrtfi f to YQ 弋;k-pQC125 Cumz i roc U Wi. 3 Eh r.JTC疋200P0; 550-iItmJ7MIITi-2WX14704I五、设计举例一：反激变压器1、开环联合仿真以100W2 4V全电压反激变换器为例，最简洁的开环仿真电路如图（仿真压缩文件FB1附后）注：这里采用无损吸收方式，以便更仔细的观察吸收的细节和效果。L12xfrl2400UUmB11DUsmmur!520D3+sPWM+20u0.2LTUHQ1Spw11 H60s5C2L

10、_2200uRz4.8先采用一个2绕组线性变压器仿真。先初步拟订的变压器参数如下:先采用一个2绕组线性变压器仿真。先初步拟订的变压器参数如下:主要设计参数为: 输入电压85265VAC对应最低100VDC最高375VDC输出电压24V输出功率100W考虑过载20%即120W对应负载阻抗 4.8欧姆PWM频率 50KHZ先采用一个2绕组线性变压器仿真。先初步拟订的变压器参数如下:其中暂定的偶合系数 k=0.985，可表达约3%的典型漏感。先用极端高压（375VDC仿这个电路：占空设在0.2左右。调整变压器次级电感Is，使输出达到24V。观察Q1的电压波形，电压应力明显分为两部分，一部分是匝比引起

11、的反射电压，最前端还有个漏感引起的尖峰电 压。D3的电压波形亦如此。GOO.oJji J f400.0-200.0-0.0 -20 0.0 JL- PJ-JJ厂1.0 m血_I1.02m增加Is 值可以降低Q1的反射电压，同时增加D3的反射电压。调整Is 使Q1的反射电压低于一个可以接受的值, D3选择范围较宽，可暂不仔细追究。增加吸收（即 C1容量）可以降低漏感尖峰电压，同时调整L1电感量使C1电压刚好可以放电到 0V,最终使尖峰电压低于一个可以接受的值。不同Ip的值对应一个恰当的Is 值，可以获得一个最大的占空比，足够的占空比才能保证高压轻载的调节性能。以上调整应始终使输出保持在24V条件

12、下进行。在C1=15nF, L仁470uH条件下，可以得到如下一组数据：占空比Ip(uH)Is(uH)尖峰电压反射电压0.24535245724910.22460265644780.2390265564670.1832530511456我们暂时按照占空比=0.22这一组数据进行下面的设计。再用极端低压（100VDQ仿这个电路增加占空比，直到输出达到24V，此时占空比0.521观察原边绕组电流波形，可以看出还有相当程度的电流连续（模式）。平均电流1.72A，峰值电流Im=4.17A五、设计举例一：反激变压器（续）2、变压器仿真EE2825,将上述线性变压器 B1复制到类比仿真电桥的左边，同时在右

13、边放一个非线形变压器B2,初步拟订磁芯为接线和初步设置的参数如图：ManneValuepfimiitivexfrnl2library3LPWTripS4rpIm10rsImrefnfrnJ2 1aiea86.9u辰n 治57.7ml&ft_air2m両g “kfQualifier:Any Q ualilHelm调整电源电压（41.8V），使B1初级回路的峰值电流刚好达到lm=4.17A检测此时B1的pp脚电压。调整B2初级匝数使两边pp脚电压达到同样的值（即感抗相等电桥平衡），得到初级 76匝。波形不失真，说明该型号磁芯够大。加大电压（也就是电流），直到右边波形失真，说明变压器B2进入饱和。临

14、界失真的电压大致为 68V,与标准电流电压 41.8V之比为163%,这就是抗饱和安全系数。 如果对上述结果满意，把两边接线改到sp脚调整B2次级匝数使两边 sp脚电压达到同样的值，得到次级18匝。调整气隙，会得到不同绕组参数和安全系数。评估: 对于有峰值电流控制的电路来说，安全富裕很多，如果窗口允许的话，可以进一步减小磁芯。对于没有峰值电流控制的电路来说，由于闭环反馈响应的设计差异，有可能在高压轻栽突然加载时，由于过补偿引 起超过Im的峰值电流，适当富裕的安全系数是必要的。如果觉得安全系数还不够，如果窗口允许的话，可以进一步优化气隙获得更大的安全系数，或者选用更大的磁芯。 漏感可以放一个线性

15、电感到类比电桥上，验证一下上阶段仿真的漏感:所有绕组电阻设置为最小，比如1p,变压器副边短路，调整电感量，使电桥平衡，得到14uH,这就是漏感，与预计的3%差不多。实际漏感与绕制工艺、绕组（短路）电阻值、气隙、测试方法都有关系，不能精确描述和仿真，这里用偶合系数或 者附加等效电感模拟，需要有点经验成分，仿多了就有数了，我这里是瞎蒙的。其他感性元件电路中L1的电感量470uH,电流平均值0.36A，有效值0.54A，可直接选用0.3mm左右线径绕制的任何 470uH的商 品功率电感或者工字直插电感。也可以用附件磁环电感精确计算电子表格计算一个磁环电感：1已知A.B 54)1：扎蛊Tn应磁环型吕铁

16、粉芯T50-52外住idvnirIZ.T内径QJmmTT环高LDmra斗塑结构最主导繼载面mn2QJ最大导踐育详mm 44i/ui寰73. 99S1爹环 参数1计宦电虧L472 33初皓电愚Lo638 32懿iniTi28-43millU 3tf1亦0 07A0 36壬14亘注巨PE.嗣损 il ghm616.30rL一_SLlllmrv因r1丹用至蛙取.46 72 SOB!Saber中的非线性电感（变压器）是中间开气隙的EE磁芯模型，没有其他结构的开磁路电感模型，也缺少铁粉芯材质模型，因此此电感不能用非线性电感仿真，磁损就仿不出来了。每格参数傍边的一半青一半黑的符号代表什么意思？参数名、参数

17、值，显示谁，或者全（不）显示五、设计举例一：反激变压器（续二）3、再次联合仿真将变压器仿真获得的非线性变压器数据完善，添加绕组电阻值真实参数（rp=200mQ、rs=25mQ）,置于主电路中。在变压器两绕组边分别各放置1.5%的线性电感（r=0）去等效3%勺漏感。其他元件也尽量采用真实模型。用极端高压仿，给占空 0.22。调整原边匝数np使输出最接近24V,再观测副边匝数 ns对输出的影响。这些影响主要是匝数对调节性能（占空）、反压和输出的影响，要仔细调整np、ns，直到任何1匝的改变都是不能接受的。必要时调整 C1、L1与之配合。最后得到：np=76, ns=17 , D=0.222 , Q

18、1漏感尖峰电压585V, C1=15nF, L仁510uH这组最佳数据。R1、C3吸收。检测D3反压波形，漏感尖峰比较大，但没有超压，稍微吸收一下即可。增加C3大小决定吸收功率，采用 330p，调整R1值，120 Q时效果最好（反压最低），最大吸收功率1/8W （使用1/2W电阻即可）。最后的仿真电路如图（压缩文件FB2附后）：1150SEE2B252.、_Ct、r o丿7Bl 2rn0.4u17smR1冃WvD3mur1620.25LFLn*20u JPWMQ1spwi 1 n6Ds5缶N49 再用极端低压仿，调整占空使输出达到额定值，此时的占空即调节范围的上限。观察各部波形，如无意外，可以

19、仿一个较长时间，取后面波形稳定后的时段（比如仿20ms的后8ms）做全面的数据收集分析。仿真可获得如下设计参数：变压器：磁芯参数：型号 EE2825,材质PC40,气隙2mm绕组参数：原边 76匝，线径0.7mm,副边17匝，线径1.0mm检测参数：原边电感 460UH,电阻200mQ，副边电感 24.6uH，电阻25mQ，漏感3%运行参数：（极端低压 120%超载）原边：最大电流平均值 1.68A，有效值2.27A （对应铜损2.27A2*0.2=1.03W ），峰值4.0A，饱和电流6.8A，抗饱和安全系数170%输入功率129.78W （电流波形*电压波形之平均值）副边：最大电流平均值5.0A，有效值7.89A （对应铜损 7.89A2*0.025=1.56W ），输出功率 125.95W变压器最大损耗=输入功率-输出功率=3.83W,其中铜损2.6W,磁损1.23WQ1:工作波形电流应力（极端低压 120%超