高频变压器设计计算公式
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开关电源高频变压器AP法计算方法开关电源的高频变压器在设计和计算时,常采用AP法(Amplitude and Phase Method),即幅相法。
该方法可以使计算过程更简洁,且准确度较高。
以下是使用AP法计算开关电源高频变压器的方法及步骤。
1.确定设计要求:- 输入电压:Vin- 输出电压:Vout- 输出功率:Pout- 输入频率:Fin- 输出频率:Fout-漏感相对占空比:D-反馈变压器线匝比:Np/Ns2.计算输出电流:输出电流Iout = Pout / Vout3.计算输入电流:输入电流Iin = Pout / Vin4.计算变压器线圈匝数:输入线圈匝数Np = Ns * Vin / Vout5.设计漏感:选择适当的漏感系数k,一般为0.3到1之间。
漏感Lp = k * (Np)^2 / Fin6.计算变压器参考电流:变压器参考电流Ir = Iout * Vin / Vout7.计算变压器参考电压:变压器参考电压Ur = Vout * (1 - D) * (Ns / Np)8.计算变压器的磁链:变压器的磁链Br = Ur / (Fout * A)其中,A为变压器的有效截面积,可根据铁心截面积和线圈层数来计算。
9.根据设计选取合适的磁芯材料:根据计算得到的磁链值Br,选择合适的磁芯材料,常见的磁芯材料有硅钢片、氧化锌和磁性体等。
10.计算变压器的磁芯截面积:由所选磁芯材料的B-H曲线,可以得到磁芯的饱和磁感应强度Bs,通过Ur和Fout的大小关系判断是否选择合适的磁芯尺寸。
11.计算变压器的线圈电流密度:线圈电流密度Jc=Ir/Ap其中,Ap为变压器的有效截面积。
12.计算变压器的线圈匝数:输出线圈匝数Ns = Ap * Jc / (2 * Iout)13.计算输入电压的有效值:输入电压的有效值Vin_rms = Vin / sqrt(2)14.计算输入电流的有效值:输入电流的有效值Iin_rms = Iin / sqrt(2)15.计算变压器的有效值电流密度:有效值电流密度J_rms = Iin_rms / Ap16.计算输入线圈匝数:输入线圈匝数Np = Ap * J_rms / (2 * Iin_rms)17.验证设计结果:使用计算得到的变压器参数进行实际设计和模拟验证,根据设计要求进行调整。
磁导率英文名称:magnetic permeability 表征磁介质磁性的物理量。
表示在空间或在磁芯空间中的线圈流过电流后、产生磁通的阻力、或者是其在磁场中导通磁力线的能力、其公式μ=B/H 、其中H=磁场强度、B=磁感应强度,常用符号μ表示,μ为介质的磁导率,或称绝对磁导率。
如果空气(非磁性材料)的相对磁导率是1,则铁氧体的相对磁导率为10,000,即当比较时,以通过磁性材料的磁通密度是10,000倍。
铸铁为200~400;硅钢片为7000~10000;镍锌铁氧体为10~1000初始磁导率μi:是指基本磁化曲线当H→0时的磁导率最大磁导率μm:在基本磁化曲线初始段以后,随着H的增大,斜率μ=B/H逐渐增大,到某一磁场强度下(Hm),磁密度达到最大值(Bm),即饱和磁导率μS:基本磁化曲线饱和段的磁导率,μs值一般很小,深度饱和时,μs=μo磁芯参数:(1)有效磁导率μro。
在用电感L形成闭合磁路中(漏磁可以忽略),磁心的有效磁导率为:式中 L——绕组的自感量(mH);W——绕组匝数;磁心常数,是磁路长度Lm与磁心截面积Ae的比值(mm).(2)饱和磁感应强度Bs。
随着磁心中磁场强度H的增加,磁感应强度出现饱和时的B值,称为饱和磁感应强度B。
(3)剩余磁感应强度Br。
磁心从磁饱和状态去除磁场后,剩余的磁感应强度(或称残留磁通密度)。
(4)矫顽力Hco。
磁心从饱和状态去除磁场后,继续反向磁化,直至磁感应强度减小到零,此时的磁场强度称为矫顽力(或保磁力)。
公式(5)温度系数aμ°温度系数为温度在T1~T2范围内变化时,每变化1℃相应磁导率的相对变化量,即式中μr1——温度为T1时的磁导率;μr2——温度为T2时的磁导率。
在介质中,磁场强度则通常被定,式中为磁化强度。
磁化强度,magnetization,描述磁介质磁化状态的物理量。
是磁化强度,通常用符号M表示。
定义为媒质微小体元ΔV内的全部分子磁矩矢量和与ΔV之比,即对于顺磁与抗磁介质,无外加磁场时,M恒为零;存在外加磁场时,则有或其中H是媒质中的磁场强度,B是磁感应强度,μo是真空磁导率,它等于4π×10^-7H/m。
高频变压器简单计算方法
高频变压器是一种用于变换交流电压的电器设备。
虽然计算高频变压器的精确参数需要更加复杂的方法和考虑更多的因素,但是在一些简单的应用中,我们可以使用一些基本的计算方法来估算高频变压器的参数。
首先,我们需要知道高频变压器的输入电压(Vin)、输出电压(Vout)、频率(f)和功率(P)。
如果其中任何一个参数未知,我们可以使用其他已知参数来确定。
请注意,这些计算方法是基于一些基本的假设和限制的,可能会有一定的误差。
1. 估算变压器的输出电流:
变压器的输出电流(Iout)可以通过下面的公式进行估算:
Iout = P / Vout
2. 估算变压器的变比:
变比(N)表示输入电压和输出电压之间的比例关系。
可以通过下面的公式进行估算:
N = Vin / Vout
3. 估算变压器的电感:
变压器的电感(L)可以通过以下公式进行估算:
L = (Vout * N) / (2 * π * f * Iout)
这些是一些基本的计算方法,可以帮助我们初步估算高频变压器的一些参数。
然而,考虑到高频变压器的复杂性和一些特殊的应用要求,更精确的计算方法可能需要进一步的分析和模拟。
因此,在实际设计和应用中,建议咨询专业的电气工程师或使用专业的电路设计软件来确保准确性和可靠性。
请记住,电气设备涉及到高压和高电流,操作时务必小心谨慎,并遵循相应的安全规定。
专业高频变压器设计计算公式大全要求:输入AC 220V±10% 效率:80%工作频率40KHZ输出电压62V 电流:2A辅助绕组电压:20V/0.1A最大占空比:0.48一.计算最小直流电压和最大直流电压Emin=220*0.9*1.1=218VEmax=220*1.1*1.4=339V二.计算输入功率和视在功率Pin==Po/η=62*2/0.8=155WPt=Po/η+Po=155+124=279w三.计算AP值选择磁芯AP == Aw*Ac==Pin*10²2*F*Bm*J*Ku*Ki== 279*10²2*40*103* 0.15*4*0.4 *1== 1.45选择PQ32/30磁芯Ae=1.6 Aw=0.994Ap=1.6*0.994=1.59结果大于计算的值,符合要求。
材质选用PC40型。
四.计算初级电流峰值和有效值设定电路工作在连续模式,根据输入电压的范围取Krp为0.6Ip =2PinEmin*Dmax*(2-Krp)= 2*155218*0.48*(2-0.6)= 2.1AIrms =Ip*Dmax*(Krp²/3-Krp+1)=2.1*0.48*(0.6²/3-0.6+1)= 1.05A五.计算初级电感量连续模式Lp = Emin*DmaxIp1=Ip2(1-Krp) F*(Ip2-Ip1)=2.1*(1-0.6)=0.84=218*0.4840*103*(2. 1-0.84)= 2.076mH断续模式Lp= Emin²*Dm ax²2*Pin*F=218²*0.48²2*155*40*103= 883.0uH六.计算初级、次级、反馈绕组的圈数DmaxUpmin 计算变压比:n=1-Dmax Up2=0.48218 1-0.48 62= 3.2454初级圈数Np=Emax*1044*F*Bm*Ae=339*1044*40*103*0.15*1.61= 87.7TS 取整数88TS次级圈数Ns1= Np Np*(1-Dmax)*Us1nUpmin*Dmax Np 88n 3.2454 = 27TS反馈圈数Nf= Np*(1-Dm ax)*Us1 Upmin* Dmax= 8.7TS 取9TS八.核算临界电感量(H)Lmin=Ein* nV 。
专业高频变压器设计计算公式大全在设计变压器时,需要考虑多个因素,包括输入和输出电压、电流、功率、频率、磁通密度、磁路结构等。
下面是一些常用的变压器设计计算公式:1.需求计算公式:(1)计算输入和输出功率:P=V*I其中,P是功率,V是电压,I是电流。
(2)计算变压器变比:N=V1/V2其中,N是变比,V1是输入电压,V2是输出电压。
(3)计算输入和输出电流:I1=P/V1,I2=P/V2其中,I1是输入电流,I2是输出电流。
2.磁路计算公式:(1)计算磁路截面积:A=B/(f*μ*H)其中,A是磁路截面积,B是磁感应强度,f是频率,μ是磁导率,H 是磁场强度。
(2)计算磁通量:Φ=B*A其中,Φ是磁通量。
(3)计算铁心横截面积:S=Φ/B其中,S是铁心横截面积。
3.匝数计算公式:(1)计算初级匝数:N1=(V1*10^8)/(B*f*A)其中,N1是初级匝数。
(2)计算次级匝数:N2=(V2*10^8)/(B*f*A)其中,N2是次级匝数。
4.器件尺寸计算公式:(1)计算铁芯尺寸:U=1.8*(Lc/μ)*B*H/Bm其中,U是铁芯尺寸,Lc是直径或长度,B是磁感应强度,H是磁场强度,Bm是饱和磁感应强度。
(2)计算绕线长度:Lw=π*D*(N1+N2)其中,Lw是绕线长度,D是变压器内径。
(3)计算线径:d=(I*K)/(0.4*J*D)其中,d是线径,I是电流,K是充填系数,J是电流密度,D是变压器内径。
这些公式提供了一些变压器设计的基本计算方法。
在实际设计中,还需要考虑到其它因素,如损耗、效率、温升等,以确保设计的变压器满足要求。
高频变压器设计单端反激式开关电源中,高频变压器的设计是设计的核心。
高频变压器的磁芯一般用锰锌铁氧体,EE 型和EI 型,近年来,我国引进仿制了汤姆逊和TDK 公司技术开发出PC30,PC40高磁导率,高密度几个品种。
一、 计算公式单端反激式开关电源是以电感储能方式工作,反激式公式推导: 首先要计算出整流后的输入电压的最大值和最小值,如交流输入电压AC V (160~242V ),窄限范围;AC V (85~265V ),宽限范围。
整流后直流电压DC V =1.4*AC V (224~338V )窄限范围;DC V =1.4AC V (119~371V ),宽限范围。
整流后直流纹波电压和整流桥压降一般取20V ,和滤波电容有关。
(1)初级峰值电流p I集电极电压上升率p in p cI V L t = (c t 电流从0上升到集电极电流峰值作用时间)取max1c ft D =min max**p p in L I f V D =公式中,min in V : 是最低直流输入电压,V ; p L :变压器初级电感量,H ;f :开关频率,Hz ;输出功率等于存储在每个周期内的能量乘以工作频率。
21***2out p p P L I f =经进一步简化,就可以得到变压器初级电流峰值为min max2**outp c in P I I V D ==(2)初级电感量p L因为电感量*V S H I =(max D S f= ;1V*1S1mH=1A ) min max p L *in p V D I f=(3)关于最小占空比min D 和最大占空比max D最小占空比和最大占空比的设计可根据输入电压变化范围和负载情况合理决定,在输入电压比较高的情况下,如400VDC ,max D 可选0.25以下;在输入电压比较低的情况下,如110VDC , max D 可选0.45以下;max minin in V K V =;maxmin max max (1)*D D D K D =-+(4)磁芯的选择磁芯输出功率和磁芯截面积的经验关系式为(0.1~e A ≈对于磁芯EI16~EI40,系数一般按0.1~0.15计算。
设计高频变压器的计算公式
公式1:
1. 已知参数: (1) 输入电压 Vin Vin(max) Vin(min) (2)输出电压Vout (3)l输出功率:Pout (4)电源效率:η (5)开关
频率: Fs(t) (6)占空比
: Dmax
(7)线路主开关管的耐压:V mos 2. 计算
Vf=Vmos-Vin(max)dc-150 ; Vf 电感
储能电压,150为余留的余量电压. Np/Ns=Vf/Vout
Vin(min)dc * Dmax=Vf*(1-Dmax)
1/2(Ip1+Ip2)*Dmax*Vin(max)dc =Pout/η ;Ip1为开关
导通原边电流,Ip2为关断时电流.
一般工作在连续模式: 必须 Ip2=3Ip1 3.原边电感量:
Lp=Dmax*Vin(max)dc/ Fs *ΔIp Δip=Ip2-Ip1=2Ip1
AwAe=(Lp*Ip22*104/Bw*Ko*Kj)1.14 公式2:
Lp=η*(Umin*Dmax)2 / (2*Po*f) Ip=2*Po / (η*Umin*Dmax) Is=1.3Ip S=0.15√pm― W=1/2(Is+L2 )
Np=2*108 W / (Bm * S *Is)
Ns=Np*(Vo+Vd)Dmax /Umin*(1-Dmax)
公式3:
K=Uimax/Uimin
Dmin=Dmax / [(1-Dmax)k + Dmax]
Ip=2Po / ( Uimin*Dmax)
Lp=Uimin*Dmax / (Ip*f)
Bmax=B/2
Np=Lp*Ip*104 /(Al*Bmax)
Ns= N1(Uo+Ud)(1-Dmax)/ (Uimin*Dmax)。
高频变压器参数计算一.电磁学计算公式推导:1.磁通量与磁通密度相关公式:Ф = B * S⑴Ф----- 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 * μ⑵μ----- 磁导率(无单位也叫无量纲)H ----- 磁场强度(伏特每米)H = I*N / l⑶I ----- 电流强度(安培)N ----- 线圈匝数(圈T)l ----- 磁路长路(米)2.电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式:EL =⊿Ф / ⊿t * N⑷EL = ⊿i / ⊿t * L⑸⊿Ф----- 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:⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得:N = ⊿i * L/⊿Ф再由Ф = B * S可得下式:N = ⊿i * L / ( B * S )⑹且由⑸式直接变形可得:⊿i = EL * ⊿t / L⑺联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式:L =(μ* S )/ l * N2⑻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 * L⑼QL -------- 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⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数比与占空比的关系式:N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D))⑽N1 -------- 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)二.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:200--- 340 V输出直流电压:23.5V输出电流: 2.5A * 2输出总功率:117.5W2.确定初次级匝数比: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)⑾N1 ----- 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/(100*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/ N1⑿Vin(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⑽式变形可得:D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/Vin(min)+N1/N2*(Vo+Vd)⒀D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)由些可计算得到占空比D≌0.4815.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。
高频变压器计算1. 引言高频变压器在电子领域中具有广泛的应用,尤其在通信、电力电子、医疗器械等领域中扮演着重要的角色。
在设计高频变压器时,正确的计算方法可以保证其性能和可靠性。
本文将介绍高频变压器计算的基本原理和方法。
2. 变压器的基本原理变压器是基于电磁现象工作的电子设备,它通过电流的变化在一个线圈中产生磁场,进而将磁场传递给另一个线圈,并在另一个线圈中产生电流。
根据电磁感应定律,当一个线圈的磁场变化时,另一个线圈中就会产生感应电动势。
变压器是根据线圈的匝数比来调整输出电压和电流的。
在高频变压器中,由于工作频率较高,需要更细致的计算方法。
3. 高频变压器的主要参数在高频变压器的设计中,需要考虑以下几个主要参数:3.1 匹配阻抗在高频电路中,要达到最大功率传输,输入和输出线圈的阻抗需要匹配。
当输入线圈的阻抗与输出线圈的阻抗相等时,能够实现最大功率传输效率。
因此,通过计算输入线圈和输出线圈的等效电阻,并进行匹配阻抗计算,可以得到最佳的转换效率。
3.2 磁芯选材高频变压器中磁芯的选材非常重要。
磁芯的材料应具有低磁滞、低损耗和高饱和磁感应强度等特性。
常用的磁芯材料有硅钢片、铁氧体、纳米晶等。
根据应用需求和工作频率的不同,选择适合的磁芯材料可以提高变压器的效率和稳定性。
3.3 匝数比计算变压器的匝数比决定了输出电压与输入电压之间的比例关系。
在高频变压器设计中,需要根据所需的输出电压和输入电压计算匝数比。
根据变压器的工作原理以及电压和匝数的关系,可以使用以下公式进行计算:匝数比 = 输出电压 / 输入电压3.4 磁链密度计算磁链密度是指磁场中磁感应强度的大小。
磁链密度的计算是为了保证变压器在工作时不出现过磁和饱和现象,从而提高变压器的性能和可靠性。
通过根据磁芯的特性和工作条件,计算磁链密度的大小,并进行合理的选择和优化。
4. 高频变压器计算实例以一个具体的高频变压器为例,假设输入电压为12V,输出电压为120V,工作频率为1MHz。
一,确定变压器的相关参数Vinmin390V输出平均电流Io 2.5A输出电压Voutmax 5.3Vf65KHz△I 1.1A峰值电流Ip 1.8ABmax0.3T100mw/cm3和频率f对应的峰值△B0.12T(右图,不同材料的图不同)有温升单向磁化(电感、反激),△Bmax要=△Bx2若纹波电流大,△Bmax=△B*20.24T若纹波电流小,△Bmax=Bmax(△I/Ip)0.183333333T二,ap法确定磁芯规格(见AP选磁芯,不怎么准,具体见厂家的磁芯规格书)磁芯有效截面积Ae0.78cm2体积Ve2cm3平均磁路长度le 6.19cm中柱直径D1cm0.785cm2骨架窗口数据窗口面积Aw0.15cm20.11775窗口宽度bw0.5cm高度hw0.3cm平均匝长lav 4.4cm三,通过热阻、温升确定耗散磁芯热阻Rth(查厂家表图)30℃/W设计温升△T40℃允许的功耗P 1.333333333W P=△T/Rth比损耗k120mW/cm3则磁芯损耗为Pe=k*Ve0.24W线圈的损耗要小于P 1.093333333W四、计算需要的感量最小匝数△Bmax0.25T△Imax,短路时最大纹波电流 2.1A感量L500uH最小匝数N53.84615385实际最小匝数约N'52匝数的变化带来△Bmax'=△Bmax*N/N'0.25887574T△B=△Bmax'/2 单向磁化要除以20.12943787T返回右图查找比损耗,重新计算峰值电流Ip2A峰值Bpk=LIpk/NA0.246548323T检查饱和电流五、计算感量气隙,不同磁芯具体见 电感感量计算μo 1.256E-06H/m磁芯直径d10mm0.01m气隙δ0.6mm0.0006mk=δ/d≤0.20.06有效气隙面积Aδe8.82026E-05m20.882cm2气隙磁导G 1.84637E-07线圈匝数N52气隙,E型,圆形中柱感量499.259645uH六、计算线径和线圈损耗1,初级线圈电流有效值I 0.2A 具体见电流有效值计算电流密度J 400A/cm2需要的导线面积0.0005cm20.05mm2需要的导体直径0.025237723cm 0.25238mm 选择导线d 0.029cm 0.29mm 导线面积0.000624cm20.0624mm2带绝缘直径0.033cm 0.33mm 带绝缘面积0.047638cm2 4.7638mm2导线数量n1n根导线的导体面积0.000624cm20.0624mm2线圈预留的安全距离0cm 三重绝缘不考虑安全间距除去安全距离,窗口剩余可用宽度0.5cm 窗口可以排列的线材根数15.1515151515线圈排列的层数3.466666667初级线圈匝数N52线圈总长度=N*平均匝长lav 228.8cm 100℃铜的电阻率ρ2.31E-06Ω.cm 导线直流电阻Rdc0.847733333Ω直流损耗Pdc0.033909333W 工作频率f65KHz 有效层后h=0.83(d/s)0.50.022564105cm s是导线中心距离,也就是绝缘直径100℃穿透深度△=7.6/(f)0.50.029809653cm Q=h/△0.756939563由右图得到交直流阻抗比F 1.9交流阻抗Rac1.610693333Ω交流有效值Iac0.18A 交流损耗Pac0.052186464W 初级总的损耗P=Pac+Pdc 0.086095797W 2,次级线圈损耗电流有效值I3A 具体见电流有效值计算电流密度J400A/cm2需要的导线面积0.0075cm20.75mm2需要的导体直径0.097745282cm 0.97745mm 选择导线d0.045cm 0.45mm 导线面积0.001624cm20.1624mm2带绝缘直径0.051cm 0.51mm 带绝缘面积0.002078cm20.2078mm2导线数量n2n根导线的导体面积0.003248cm20.3248mm2线圈预留的安全距离0cm 三重绝缘不考虑安全间距除去安全距离,窗口剩余可用宽度0.5cm 窗口可以排列的线材根数9.8039215699查表查表查表查表次级线圈匝数N4线圈总长度=N*平均匝长lav17.6cm100℃铜的电阻率ρ 2.31E-06Ω.cm导线直流电阻Rdc0.012528079Ω直流损耗Pdc0.112752709W工作频率f65KHz有效层后h=0.83d(d/s)0.50.035084216cm s是导线中心距离,也就是绝缘直径100℃穿透深度△=7.6/(f)0.50.029809653cmQ=h/△ 1.176941457由右图得到交直流阻抗比F 1.5交流阻抗Rac0.018792118Ω交流有效值Iac 4.2A交流损耗Pac0.331492966W次级总的损耗P=Pac+Pdc0.444245675W线圈总的损耗P=P初级+次级0.530341472W。
高频变压器计算1. 引言高频变压器是一种在高频电路中使用的特殊类型的变压器。
它常用于无线电设备、通信设备和电力变换器等应用中。
本文将介绍高频变压器的基本理论和计算方法。
2. 高频变压器基本原理高频变压器是由至少两个线圈构成的互感器。
其基本原理是利用电磁感应现象,通过交流电的变化来传递能量。
在高频电路中,电流的变化非常快,因此需要采用特殊的材料和设计来满足高频环境下的要求。
3. 高频变压器的基本参数3.1 线圈匝数线圈匝数是高频变压器设计中的一个重要参数。
它决定了输入和输出的电压比例。
在选择线圈匝数时,需要考虑到负载要求和功率传输效率。
3.2 磁芯材料高频变压器的磁芯材料通常选择磁性材料,例如硅钢片或铁氧体。
这些材料具有较高的磁导率和低的磁滞损耗,可以提高变压器的效率和性能。
3.3 输入和输出电流输入电流和输出电流是高频变压器设计中的另外两个重要参数。
输入电流通常由电源提供,而输出电流则由负载消耗。
设计变压器时,需要确保输入和输出电流在可接受范围之内。
4. 高频变压器的计算方法4.1 计算输入和输出电压输入和输出电压是高频变压器设计中的首要考虑因素。
根据应用需求和电路特性,可以通过以下公式计算输入和输出电压:V_out = V_in * (N_out / N_in)其中,V_out 是输出电压,V_in 是输入电压,N_out 是输出线圈匝数,N_in 是输入线圈匝数。
4.2 计算变压器的工作频率高频变压器的工作频率通常在10 kHz到1 MHz之间。
确定工作频率是设计变压器的关键一步,它影响变压器的材料选择和线圈设计。
4.3 计算变压器的功率功率是变压器设计中的另一个重要参数。
可以通过以下公式计算变压器的输入和输出功率:P_in = V_in * I_inP_out = V_out * I_out其中,P_in 是输入功率,P_out 是输出功率,V_in 和 V_out 是输入和输出电压,I_in 和 I_out 是输入和输出电流。
完美版反激式高频变压器的设计公式
1.AP=[(P0/N+P0)*10000]/(2^B*FS*1000*J*KU)
2.IOB=0.8*IOMAX
3.[VINMIN=ACMIN*1.414-20
4.N=[VINMIN/(VO+VF)]*[DMAX/(1-DMAX)]
5.CHECK DMAX=N(VO+VF)/[VINMIN+N(VO+VF)]
6.^ISB=2IOB/(1-DMAX)
7.LS=(VO+VF)*(1-DMAX)*[1/(FS*1000)]/^ISB*1000000
8.LP=N^2LS
9.^ISP=IO(MAX)/(1-DMAX)+(^ISB/2)
10.^IPP=^ISP/N
11.NP=LP*^IPP/(^B*AE)
12.NS=NP/N
13.V A=(VO+VF)/NS
14.NVCC=(VCC+VF)/V A
15.UO=4*3.14*0.0000001
16.IG=NP^2*UO*AE/(LP/1000)
17.NPAWP=PO/N/VINMIN/J
18.NSAWS=IO/J
19.NVCCAWV=IV/J
20.END
说明:1.本套计算公式适用于商业性的反激高频变压器的设计,公式当
中除含有经验成分之外还添加成本系数,使其开发出高性能,低成本的变压器单元组件.
2.以下标"AAA"的是我公司用上述公式开发出的开关电源成品机.
3.本人才浅识薄,渴求能与各位大侠共研电源之精髓,实为鄙人之大幸. 本人邮箱:pads2005pcb@。
磁导率英文名称:magnetic permeability 表征磁介质磁性的物理量。
表示在空间或在磁芯空间中的线圈流过电流后、产生磁通的阻力、或者是其在磁场中导通磁力线的能力、其公式μ=B/H 、其中H=磁场强度、B=磁感应强度,常用符号μ表示,μ为介质的磁导率,或称绝对磁导率。
如果空气(非磁性材料)的相对磁导率是1,则铁氧体的相对磁导率为10,000,即当比较时,以通过磁性材料的磁通密度是10,000倍。
铸铁为200~400;硅钢片为7000~10000;镍锌铁氧体为10~1000初始磁导率μi:是指基本磁化曲线当H→0时的磁导率最大磁导率μm:在基本磁化曲线初始段以后,随着H的增大,斜率μ=B/H逐渐增大,到某一磁场强度下(Hm),磁密度达到最大值(Bm),即饱和磁导率μS:基本磁化曲线饱和段的磁导率,μs值一般很小,深度饱和时,μs=μo 磁芯参数:(1)有效磁导率μro。
在用电感L形成闭合磁路中(漏磁可以忽略),磁心的有效磁导率为:式中 L——绕组的自感量(mH);W——绕组匝数;磁心常数,是磁路长度Lm与磁心截面积Ae的比值(mm).(2)饱和磁感应强度Bs。
随着磁心中磁场强度H的增加,磁感应强度出现饱和时的B值,称为饱和磁感应强度B。
(3)剩余磁感应强度Br。
磁心从磁饱和状态去除磁场后,剩余的磁感应强度(或称残留磁通密度)。
(4)矫顽力Hco。
磁心从饱和状态去除磁场后,继续反向磁化,直至磁感应强度减小到零,此时的磁场强度称为矫顽力(或保磁力)。
公式(5)温度系数aμ°温度系数为温度在T1~T2范围内变化时,每变化1℃相应磁导率的相对变化量,即式中μr1——温度为T1时的磁导率;μr2——温度为T2时的磁导率。
在介质中,磁场强度则通常被定,式中为磁化强度。
磁化强度,magnetization,描述磁介质磁化状态的物理量。
是磁化强度,通常用符号M表示。
定义为媒质微小体元ΔV内的全部分子磁矩矢量和与ΔV之比,即对于顺磁与抗磁介质,无外加磁场时,M恒为零;存在外加磁场时,则有或其中H是媒质中的磁场强度,B是磁感应强度,μo是真空磁导率,它等于4π×10^-7H/m。
全桥变换器中的高频变压器设计公式张兴柱博士J :为变压器原副边导线的电流密度(2/mm A ); s f :为变换器的开关频率; K :为变压器的窗口系数; 1η:为变换器在低限满载时的效率。
从面积积公式可知,副边有续流二极管的变压器,其拓扑系数小一些,如对于 45.0max =D ,57.0)(=a T K ,58.0)(=b T K 张兴柱博士简介 n1983、1987、1990年分获浙江大学电机系电力电子的学士、硕士和博士n1990~1995在浙江大学从事电力电子的教学与科研,1992年评为副教授n1995~1998年在美国Virginia Tech电力电子研究中心任客座教授,VPT任高级设计工程师n1998~2001年在深圳华为电气任电源技术研究部总经理n2000~2001年在深圳华为电气兼任二次/工业电源产品线开发经理,副总监n2001~现任普高(杭州)科技开发有限公司总经理长期从事高频开关电源技术及产品的研究、开发、管理和咨询。
主要成果有:1:发表开关电源相关的学术论文40余篇;2:申请开关电源方面的发明专利6个;3:主持国家和省级自然科学基金项目各1个;4:负责开关电源新产品开发项目40余个;5:撰写开关电源技术专题20余个;6:为电源工程师讲授电源设计课程多次;7:为电源项目经理讲授产品开发管理课程多次。
曾获国家、省和单位的主要奖项:1:1990年获浙江大学优秀毕业博士称号2:1991年获国家教委科技进步三等奖3:1992年获中国电工技术学会首届青年科技奖4:1993年获第三届中国青年科技奖5:1999年获华为公司研发管理氛围特等奖6:2000年获华为公司新产品开发金奖7:2003年获杭州市131优秀中青年人才称号2001年至今已为下列公司讲授过各类技术专题多个:深圳艾默生深圳中兴深圳中远通深圳新泰达深圳康达炜北京光宝北京鸿运北京新雷能北京星原丰泰上海梅兰日兰上海Delta 上海Tyco杭州Belfuse 杭州中恒温州鸿宝石家庄国耀漳州科华。
设计实例:
要求:输入AC 220V±10%效率:80%
工作频率 40KHZ
输出电压 62V 电流:2A
辅助绕组电压:20V/0.1A
最大占空比: 0.48
一.计算最小直流电压和最大直流电压
Emin=220*0.9*1.1=218V
Emax=220*1.1*1.4=339V
二.计算输入功率和视在功率
Pin==Po/η=62*2/0.8=155W
Pt=Po/η+Po=155+124=279w
三.计算AP 值选择磁芯
Pin*10²
2*F*Bm*J*Ku*Ki
279*10²
2*40*103*0.15*4*0.4*1
== 1.45
选择PQ32/30磁芯Ae=1.6Aw=0.994Ap=1.6*0.994=1.59结果大于计算的值,符合要求。
材质选用PC40型。
四.计算初级电流峰值和有效值
设定电路工作在连续模式,根据输入电压的范围取Krp 为0.6 2Pin Emin*Dmax*(2-Krp) 2*155 218*0.48*(2-0.6)
= 2.1A
Irms =Ip* Dmax*(Krp²/3-Krp+1)
=2.1* 0.48*(0.6²/3-0.6+1)
=1.05A
五.计算初级电感量
连续模式 Emin*Dmax Ip1 =Ip2(1-Krp) F*(Ip2-Ip1) =2.1*(1-0.6)=0.84 218*0.48 40*103*(2.1-0.84) =
2.076mH 断续模式 Emin²*Dmax² 2*Pin*F 218²*0.48² 2*155*40*103
=883.0uH
=
Lp=
=AP ==Aw*Ac== ==
Ip = = Lp =
六.计算初级、次级、反馈绕组的圈数 Dmax Upmin 计算变压比:n=1-Dmax Up2 =
0.482181-0.4862
= 3.2454
初级圈数 Emax*10
4 4*F*Bm*Ae
339*104
4*40*103*0.15*1.61
=87.7TS 取整数88TS 次级圈数 Np Np*(1-Dmax)*Us1
n Upmin* Dmax
= Np 88
n 3.2454
=27TS
反馈圈数Np*(1-Dmax)*Us1 Upmin* Dmax
=8.7TS 取9TS 八.核算临界电感量(H )
T
2Pin 2 0.000025 2*155
=882.8uH
计算出的结果和断续模式的电感一致。
Lp ≥Lmin
六.计算线径
电流密度J 取4.0A/mm 2
初级线径 Dp= 1.13 I1/J
=1.13 1.13/4
=0.6
Sc=0.2826mm 2
为减小趋肤效应的损耗,线径取直径0.45X2股绕制次级线径 DS= 1.13 I0/J
=1.13 2.0/4
=0.8
Sc=0.50mm 2
为减小趋肤效应的损耗,线径取直径0.60X2股绕制反馈线径 Df= 1.13 If/J
=1.13 0.2/4
=0.25
Sc=0.05mm 2 Nf=Lmin= = Np= =Ns1=。