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電源變壓器設(shè)計(jì)實(shí)例

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電源變壓器設(shè)計(jì)實(shí)例

磁心尺寸

變壓器尺寸的選擇要在所選工作頻率上滿足功率需求和溫升。這些信息可以從制造商的數(shù)據(jù)中獲得,可傳送的功率的典型圖示于圖中。

 

實(shí)例

假設(shè)一個(gè)保守手機(jī)充電器設(shè)計(jì)的工作頻率是30kHz,溫升40℃,輸出是100W。

該系統(tǒng)給出5V、20A的單輸出。這種系統(tǒng)的效率是70%,可傳送的功率約為140W(假設(shè)主要的損耗在變壓器和輸出電路)。根據(jù)圖2。2。2,選擇EC41(FX3730)或類似的磁心尺寸是合適的。

 

優(yōu)化磁通密度

較優(yōu)磁通密度Bopt的選擇需要仔細(xì)考慮。不像反激變換器,該電路要使用兩個(gè)象限的B/H回環(huán),可得到的磁感偏移大于反激時(shí)的兩倍。因此應(yīng)該更加小心考慮磁心損耗,因?yàn)槿绻褂谜麄€(gè)磁感偏移,磁心損耗可能超過銅損耗。對(duì)于較有效率的設(shè)計(jì),磁心損耗和銅損耗應(yīng)接近相等。

圖表示了41mm磁心以變壓器總損耗為變量的溫升曲線。假設(shè)允許的溫升是40℃,則變壓器中允許的功率損耗是2。6W(注意熱點(diǎn)溫度稍高于整個(gè)磁心溫度平均值)。因此如果該功率損耗由磁心和繞組平均分擔(dān),則較大的磁心損耗是1.3W。

由圖可以看出在30kHz時(shí),F(xiàn)X3730磁心在總磁通Φ接近19μWb時(shí)的損耗是1.3W。中心磁極的面積是106mm2,故中心磁極中的峰值磁通密度B是

 

 

圖在自然通風(fēng)條件下,F(xiàn)×3730變壓器的溫升是內(nèi)部總消耗的函數(shù)

 

注意:

1T=1Wb/m2

峰值磁通密度選擇的第二個(gè)考慮是在較大輸入電壓時(shí)瞬間負(fù)載條件下磁心飽和的可能性。

 

暫態(tài)條件

變換器工作于閉環(huán)時(shí),隨著輸入電壓增加,脈寬通常以相同的速率減小以維持輸入電壓恒定。在這些條件下,磁心的磁通密度峰值保持在設(shè)計(jì)值(本例為180mT)??墒窃谒矐B(tài)條件下,無(wú)論充電器電壓如何,脈寬可能增加到較大值。這種情況可能出現(xiàn)在輸入電壓為較大的時(shí)候。變壓器設(shè)計(jì)成較小電壓和較大脈寬時(shí)工作在180mT。因此較大輸入電壓時(shí)磁通密度的增加將與電壓的增加率相同(本例為50%)。本例中,磁通密度將從180mT突然增加到270mT,從圖可以看出,這仍然低于其飽和限制,所以只要變壓器的工作對(duì)稱于零磁通,瞬間負(fù)載就不會(huì)引起磁心飽和,工作是可靠的。

如果計(jì)算顯示磁心將會(huì)飽和,建議采取下列措施之一。

(1)設(shè)計(jì)在較低的磁通水平工作。雖然這種方法安全,但降低了變壓器效率,因?yàn)樾枰嗟睦@組,并且不能使用優(yōu)化磁通水平

(2)為兩個(gè)開關(guān)晶體管提供獨(dú)立的快動(dòng)作限流。這是一種好的解決方案,因?yàn)樗粌H能防止飽和,還能防止其他的不利條件。使用電流型控制可起到類似的作用。

 

圖在100℃時(shí),一對(duì)FX3730磁心的磁滯和渦流損耗是總磁通Φ中的函數(shù),以頻率為參數(shù)(經(jīng)Mullard公司許可)

 

(2)正比于輸入電壓的較大脈寬采用結(jié)束停止功能。這也是一種可接受的解決方法但這種方法使暫態(tài)性能降低。

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| 發(fā)布時(shí)間:2018.10.12    來(lái)源:充電器廠家
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