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变压器参数计算公式.pdf

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1、高 频 变 压 jlm器 参 数 计 算1 电 磁 学 计 算 公 式 推 导 :1 磁 通 量 与 磁 通 密 度 相 关 公 式 : = B * S (A) - 磁 通 (韦 伯 )B - 磁 通 密 度 (韦 伯 每 平 方 米 或 高 斯 ) 1韦 伯 每 平 方 米 =104高斯S - 磁 路 的 截 面 积 (平 方 米 ) B = H * - 磁 导 率 (无 单 位 也 叫 无 量 纲 ) H - 磁 场 强 度 (伏 特 每 米 )H = I* N / l I - 电 流 强 度 (安 培 )N - 线 圈 匝 数 (圈 T) l - 磁 路 长 路 (米 )2 电 感 中

2、反 感 应 电 动 势 与 电 流 以 及 磁 通 之 间 相 关 关 系 式 : EL = / t * N EL = i / t * L - 磁 通 变 化 量 (韦 伯 ) i - 电 流 变 化 量 (安 培 ) t - 时 间 变 化 量 (秒 )N - 线 圈 匝 数 (圈 T)L - 电 感 的 电 感 量 (亨 )由 上 面 两 个 公 式 可 以 推 出 下 面 的 公 式 : / t * N = i / t * L 变 形 可 得 :N = i * L/ 再 由 = B * S 可 得 下 式 :N = i * L / ( B * S ) 且 由 式 直 接 变 形 可 得

3、: i = EL * t / L 联 合 同 时 可 以 推 出 如 下 算 式 :L =( * S )/ l * N2 这 说 明 在 磁 芯 一 定 的 情 况 下 电 感 量 与 匝 数 的 平 方 成 正 比 (影 响 电 感 量 的因 素 )3 电 感 中 能 量 与 电 流 的 关 系 :QL = 1 /2 * I2 * L QL - 电 感 中 储 存 的 能 量 (焦 耳 ) I - 电 感 中 的 电 流 (安 培 )L - 电 感 的 电 感 量 (亨 ) 4 根 据 能 量 守 恒 定 律 及 影 响 电 感 量 的 因 素 和 联 合 式 可 以 得 出 初次 级 匝

4、数 比 与 占 空 比 的 关 系 式 :N1 /N2 = (E1 * D)/(E2 * (1 -D) N1- 初 级 线 圈 的 匝 数 (圈 ) E1 - 初 级 输 入 电 压 (伏 特 ) N2- 次 级 电 感 的 匝 数 (圈 ) E2 - 次 级 输 出 电 压 (伏 特 )2 根 据 上 面 公 式 计 算 变 压 器 参 数 :1 高 频 变 压 器 输 入 输 出 要 求 :输 入 直 流 电 压 : 2 0 0 - 3 4 0 V输 出 直 流 电 压 : 2 3 .5 V 输 出 电 流 : 2 .5 A * 2输 出 总 功 率 : 1 1 7 .5 W2 确 定 初

5、 次 级 匝 数 比 :次 级 整 流 管 选 用 VRRM =100V正 向 电 流 (10A)的 肖 特 基 二 极 管 两 个 , 若初 次 级 匝 数 比 大 则 功 率 所 承 受 的 反 压 高 匝 数 比 小 则 功 率 管 反 低 ,这 样 就有 下 式 :N1/N2 = VIN(max) / (VRRM * k / 2) N1 - 初 级 匝 数 VIN(max) - 最 大 输 入 电 压 k - 安 全 系 数N2 - 次 级 匝 数 Vrrm - 整 流 管 最 大 反 向 耐 压这 里 安 全 系 数 取 0.9由 此 可 得 匝 数 比 N1/N2 = 340/(1

6、00*0.9/2) 7.63 计 算 功 率 场 效 应 管 的 最 高 反 峰 电 压 :Vmax = Vin(max) + (Vo+Vd)/ N2/ N1 Vin(max) - 输 入 电 压 最 大 值 Vo - 输 出 电 压 Vd - 整 流 管 正 向 电 压Vmax = 340+(23.5+0.89)/(1/7.6)由 此 可 计 算 功 率 管 承 受 的 最 大 电 压 : Vmax 525.36(V)4 计 算 PWM占 空 比 :由 式 变 形 可 得 :D = (N1 /N2 )* E2 /(E1 +(N1 /N2 * E2 ) D=(N1 /N2 )* (Vo +Vd

7、)/Vin(min)+N1 /N2 * (Vo +Vd) D=7 .6 * (2 3 .5 +0 .8 9 )/2 0 0 +7 .6 * (2 3 .5 +0 .8 9 )由 些 可 计 算 得 到 占 空 比 D 0 .4 8 15 算 变 压 器 初 级 电 感 量 :为 计 算 方 便 假 定 变 压 器 初 级 电 流 为 锯 齿 波 , 也 就 是 电 流 变 化 量 等 于电 流 的 峰 值 ,也 就 是 理 想 的 认 为 输 出 管 在 导 通 期 间 储 存 的 能 量 在 截 止 期间 全 部 消 耗 完 。 那 么 计 算 初 级 电 感 量 就 可 以 只 以 PWM

8、的 一 个 周 期 来 分析 , 这 时 可 由 式 可 以 有 如 下 推 导 过 程 :( P/ ) / f = 1 /2 * I2 * L P - 电 源 输 出 功 率 (瓦 特 ) - 能 量 转 换 效 率 f - PWM开 关频 率 将 式 代 入 式 :( P/ ) / f = 1 /2 * (EL * t / L)2 * L t = D / f (D - PWM占 空 比 ) 将 此 算 式 代 入 式 变 形 可 得 :L = E2 * D2 * / ( 2 * f * P ) 这 里 取 效 率 为 85%, PWM开 关 频 率 为 60KHz.在 输 入 电 压 最

9、小 的 电 感 量 为 :L=2002* 0.4812 * 0.85 / 2 * 60000 * 117.5计 算 初 级 电 感 量 为 : L1 558(uH)计 算 初 级 峰 值 电 流 :由 式 可 得 : i = EL * t / L = 200 * (0.481/60000 )/ (558*10-6)计 算 初 级 电 流 的 峰 值 为 : Ipp 2.87(A) 初 级 平 均 电 流 为 : I1 = Ipp/2/(1/D) = 0.690235(A)6 计 算 初 级 线 圈 和 次 级 线 圈 的 匝 数 :磁 芯 选 择 为 EE-42(截 面 积 1.76mm2)磁

10、 通 密 度 为 防 治 饱 和 取 值 为2500高 斯 也 即 0.25特 斯 拉 , 这 样 由 式 可 得 初 级 电 感 的 匝 数 为 :N1= i * L / ( B * S ) = 2.87 * (0.558*10-3)/0.25*(1.76*10-4)计 算 初 级 电 感 匝 数 : N1 36 (匝 )同 时 可 计 算 次 级 匝 数 : N2 5 (匝 )7 计 算 次 级 线 圈 的 峰 值 电 流 :根 据 能 量 守 恒 定 律 当 初 级 电 感 在 功 率 管 导 通 时 储 存 的 能 量 在 截 止 时在 次 级 线 圈 上 全 部 释 放 可 以 有

11、下 式 :由 式 可 以 得 到 :Ipp2 =N1 /N2 * Ipp Ip p 2 = 7 .6 * 2 .8 7由 此 可 计 算 次 级 峰 值 电 流 为 : Ip p 2 = 2 1 .8 1 2 (A)次 级 平 均 值 电 流 为 I2=Ipp2/2/(1/(1-D)= 5.7(A)6.计 算 激 励 绕 组 (也 叫 辅 助 绕 组 )的 匝 数 :因 为 次 级 输 出 电 压 为 23.5V, 激 励 绕 组 电 压 取 12V, 所 以 为 次 级 电 压 的一 半由 此 可 计 算 激 励 绕 组 匝 数 为 :d N3 N2 / 2 3 (匝 )激 励 绕 组 的 电 流 取 : I3 = 0.1(A)

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