高频变压器设计方法

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高频变压器的设计方法之一,,,,,,,,,

一、设计条件：,,,,,,,,,

1、工作电路；,,,,,,,,,

2、原边电压Vp；,,,,,,,,,

3、输出电压Vo；,,,,,,,,,

4、输出电流Io；,,,,,,,,,

5、开关工作频率fs；,,,,,,,,,

6、工作磁通密度Bw；,,,,,,,,,

7、选用磁芯型式；,,,,,,,,,

8、效率η；,,,,,,,,,

9、温升∝。,,,,,,,,,

二、计算步骤：,,,,,,,,,

1、计算视在功率PT；,,,,,,,,,

视在功率PT因工作电路不同而别，如下图：,,,,,,,,,

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,,,视在功率与线路结构关系,,,,,,

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线路（a）PT=Po（1+）,,,,,,,,,

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线路（b）PT=Po（+√）,,,,,,,,,

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线路（b）PT=Po（+1）,,,,,,,,,

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AP值是磁芯窗口面积Aw与磁芯有效截面积Ae的乘积，即,,,,,,,,,

AP=Aw·Ae,,,,,,,,,

各种磁芯的AP示意图如下：,,,,,,,,,

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AP=（,,）,,,,,,,

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式中：,,,,,,,,,

AP——为Aw和Ae两面积乘积（cm4）；,,,,,,,,,

PT——变压器视在功率（w）；,,,,,,,,,

Bw——工作磁通密度（T）；,,,,,,,,,

Fs——开关工作频率（Hz）；,,,,,,,,,

Ko——窗口使用系数，一般取0.4；,,,,,,,,,

Kf——波形系数，方波Kf=4.0，正弦波Kf=4.44；,,,,,,,,,

Kj——电流密度比例系数；,,,,,,,,,

X——与磁芯有关常数。,,,,,,,,,

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各种磁芯结构常数如下表：,,,,,,,,,

铁芯种类,,耗损,Kj,,Kj,X,Ks,Kw,Kv

,,,（允许温,,（允许温,,,,

,,,升25℃）,,升50℃）,,,,

一般罐形（配线）磁芯,,Pcu=Pfe,433,,632,-0.17,33.8,48,14.5

铁粉磁芯,,Pcu＞Pfe,403,,590,-0.12,32.5,58.8,13.1

C型铁芯,,Pcu=Pfe,323,,468,-0.14,39.2,66.6,17.9

单线圈,,Pcu＞Pfe,395,,569,-0.14,44.5,76.6,25.6

金属叠片磁芯,,Pcu=Pfe,366,,534,-0.12,41.3,68.2,19.7

带绕铁芯,,Pcu=Pfe,250,,365,-0.13,50.9,82.3,25

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J=KjAPX,,V01=KvAP0.75,,,Wt=KwAP0.75,,As=KsAP0.5,,

根据选取的磁芯，查出（计算）出如下参数：,,,,,,,,,

Ae,Aw,Le,Wt,,Ml,,,,

其中：,,,,,,,,,

Le——磁芯有效磁路长度（cm）；,,,,,,,,,

Wt——磁芯重量（KG）；,,,,,,,,,

Ml——绕组平均匝长（cm）。,,,,,,,,,

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平均匝长计算如下图：,,,,,,,,,

,,,Ml=a1+b1+0.95（a2+b2）,,,,,,

,,,其中：a1+b1为骨架内径尺寸的1/2；,,,,,,

,,,a2+b2为骨架外径尺寸的1/2。,,,,,,

3、计算原边绕组匝数Np：,,,,,,,,,

Np=,,,（匝）,,,,,,

4、计算原边电流Ip：,,,,,,,,,

Ip=,,,(A),,,,,,

5、计算电流密度J：,,,,,,,,,

J=Kj（Aw·Ae）X,,,（A/cm2）,,,,,,

6、计算原边绕组裸线直径dP和截面积Axp：,,,,,,,,,

dP=1.13,,,,,（cm）,,,,

Axp=,,,,,（cm2）,,,,

※式中，在有中心抽头电路时，Ip需乘0.707的修正因素，根据计算的dP值选取初级导线，,,,,,,,,,

并查出带漆皮的线径、截面积和每cm电阻（Ω/cm）值。,,,,,,,,,

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7、计算原边绕组电阻值Rp和原边铜损Ppcu：,,,,,,,,,

Rp=Ml×Np×Ω/cm,,,,,（Ω）,,,,

Ppcu=Ip2Rp,,,,,（W）,,,,

8、计算副边绕组匝数：,,,,,,,,,

Vo′=Vo+VDF,,,,,,,,,

Ns=,,,,,,,,,

式中：Vo′——副边总电压；,,,,,,,,,

VDF——输出二极管压降。,,,,,,,,,

9、计算副边绕组裸线直径dS和截面积Axs：,,,,,,,,,

dS=1.13,,,,,,（cm）,,,

Axs=,,,,,,（cm2）,,,

选取副边绕组导线直径，查出带漆皮导线的线径、截面积和每cm电阻（Ω/cm）。,,,,,,,,,

10、计算副边绕组电阻值和副边铜损；,,,,,,,,,

Rs=Ml×Ns×Ω/cm,,,,,（Ω）,,,,

Pscu=Io2Rs,,,,,（W）,,,,

11、计算变压器总铜损Pcu：,,,,,,,,,

Pcu=Ppcu+Pscu,,,,,（W）,,,,

12、计算在效率η下允许的总损耗P∑：,,,,,,,,,

P∑=,,,,,（W）,,,,

13、计算允许之铁损Pfe：,,,,,,,,,

Pfe=P∑Pcu,,,,,（W）,,,,

14、计算变压器铁损Pfe′：,,,,,,,,,

根据磁芯的损耗曲线，查出在fs和Bw