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        開關電源功率變壓器的設計方法

        作者: 時間:2011-12-08 來源:網絡 收藏

        Np——一次繞組匝數(匝)

        Sc——磁心有效截面積(cm2)

        K——系數,對正弦波為4.44,對矩形波為4.0

        一般情況下,的Bm值應選在比飽和磁通密度Bs低一些。

        輸出可由下式計算(單位:W)

        Po=1.16BmfjScSo×10-5

        式中:j——導線電流密度(A/mm2)

        Sc——磁心的有效截面積(cm2)

        So——磁心的窗口面積(cm2)

        三、對變壓器的要求

        (1)漏感要小

        圖9是雙極性電路(半橋、全橋及推挽等)典型的電壓、電流波形,變壓器漏感儲能引起的電壓尖峰是開關管損壞的原因之一。

        9.gif

        圖9雙極性功率變換器波形

        功率開關管關斷時電壓尖峰的大小和集電極電路配置、電路關斷條件以及漏感大小等因素有關,僅就變壓器而言,減小漏感是十分重要的。

        (2)避免瞬態飽和

        一般工頻電源變壓器的工作磁通密度在B-H曲線接近拐點處,因而在通電瞬間由于變壓器磁心的嚴重飽和而產生極大的浪涌電流。它衰減得很快,持續時間一般只有幾個周期。對于脈沖變壓器而言如果工作磁通密度選擇較大,在通電瞬間就會發生磁飽和。由于脈沖變壓器和功率開關管直接相連并加有較高的電壓,脈沖變壓器的飽和,即使是很短的幾個周期,也會導致功率開關管的損壞,這是不允許的。所以一般在控制電路中都有軟啟動電路來解決這個問題。

        (3)要考慮溫度影響

        的工作頻率較高,要求磁心材料在工作頻率下的功率損耗應盡可能小,隨著工作溫度的升高,飽和磁通密度的降低應盡量小。在和選用磁心材料時,除了關心其飽和磁通密度、損耗等常規參數外,還要特別注意它的溫度特性。一般應按實際的工作溫度來選擇磁通密度的大小,一般鐵氧體磁心的Bm值易受溫度影響,按工作環境溫度為40℃考慮,磁心溫度可達60~80℃,一般選擇Bm=0.2~0.4T,即2000~4000GS。

        (4)合理進行結構

        從結構上看,有下列幾個因素應當給予考慮:

        漏磁要小,減小繞組的漏感;

        便于繞制,引出線及變壓器安裝要方便,以利于生產和維護;

        便于散熱。

        四、磁心材料的選擇

        軟磁鐵氧體,由于具有價格低、適應性能和高頻性能好等特點,而被廣泛應用于開關電源中。

        軟磁鐵氧體,常用的分為錳鋅鐵氧體和鎳鋅鐵氧體兩大系列,錳鋅鐵氧體的組成部分是Fe2O3,MnCO3,ZnO,它主要應用在1MHz以下的各類濾波器、電感器、變壓器等,用途廣泛。而鎳鋅鐵氧體的組成部分是Fe2O3,NiO,ZnO等,主要用于1MHz以上的各種調感繞組、抗干擾磁珠、共用天線匹配器等。

        在開關電源中應用最為廣泛的是錳鋅鐵氧體磁心,而且視其用途不同,材料選擇也不相同。用于電源輸入濾波器部分的磁心多為高導磁率磁心,其材料牌號多為R4K~R10K,即相對磁導率為4000~10000左右的鐵氧體磁心,而用于主變壓器、輸出濾波器等多為高飽和磁通密度的磁性材料,其Bs為0.5T(即5000GS)左右。



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