双极性开关电源变压器的计算

设计前应确定下列基本条件:电路形式,开关工作频率,变压器输入电压幅值,开关功率管最大导通时间,变压器输出电压电流,输出侧整流电路形式,对漏感及分布电容的要求,工作环境条件等。

(1)确定磁心尺寸

1)求变压器计算功率pt

pt的大小取决于变压器输出功率及输出侧整流电路形式:

  全桥电路,桥式整流:pt=(1+1/n)po  半桥电路,双半波整流:pt=(1/n+)po  推挽电路,双半波整流:pt=(/n+)po式中:po=uoio,直流输出功率。pt可在(2~2.8)po范围内变化,po及pt均以瓦(w)为单位。n=n1/n2,变压匝数比。

2)确定磁通密度bm

  bm与磁心的材料、结构形式及工作频率等因素有关,又要考虑温升及磁心不饱和等要求。对于铁氧体磁心多采用0.3t(特斯拉)左右。

3)计算磁心面积乘积sp

sp等于磁心截面积sc(cm2)及窗口截面积so(cm2)的乘积,即

sp=scso=[(pt×104)/4bmfkwkj]1.16(cm4)

式中:kw——窗口占空系数,与导线粗细、绕制工艺及漏感和分布电容的要求等有关。一般低压电源变压器取kw=0.2~0.4。

  kj——电流密度系数,与铁心形式、温升要求等有关。对于常用的e型磁心,当温升要求为25℃时,kj=366;要求50℃时,kj=534。环型磁心,当温升要求为25℃时,kj=250;要求50℃时,kj=365。

  由sp值选择适用于或接近于sp的磁性材料、结构形式和磁心规格。

(2)计算绕组匝数

1)一次绕组匝数:n1=(up1ton×10-2)/2bmsc(匝)

式中:up1——一次绕组输入电压幅值(v)

  ton——一次绕组输入电压脉冲宽度(μs)

2)二次绕组匝数:n2=(up2n1)/up1(匝)

……

ni=(upin1)/up1(匝)

式中:up2…upi——二次绕组输出电压幅值(v)

(3)选择绕组导线

  导线截面积smi=ii/j(mm2)

式中:ii——各绕组电流有效值(a)

j——电流密度

j=kjsp-0.14×10-2(a/mm2)

(4)损耗计算

1)绕组铜损pmi=ii2rai(w)

式中:rai——各绕组交流电阻(ω),

ra=krrd,rd——导线直流电阻,kr——趋表系

数,kr=(d/2)2/(d-△)·△,d——圆导线

直径(mm),△——穿透深度(mm),圆铜导线△

=66.1/f0.5(f:电流频率,hz)

变压器为多绕组时,总铜损为

  pm=ii2rai(w)

2)磁心损耗pc=pcogc

式中:pco——在工作频率及工作磁通密度情况下单

位质量的磁心损耗(w/kg)

  gc——磁心质量(kg)

3)变压器总损耗pz=pm+pc(w)

(5)温升计算

  变压器由于损耗转变成热量,使变压器温度上升,其温升数值与变压器表面积st有关st=

式中:sp——磁心面积乘积(cm4)

  ks——表面积系数,e型磁心ks=41.3,环型

磁心ks=50.9

上述仅是常规计算方法,由于所选用材料及工艺的不同,有些数据应做相应的调整。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计