單端反激電子變壓器的設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-06-29 22:13本頁面
【正文】 時(shí)，i1b降到零，如曲線b所示。如果負(fù)載再變輕，變壓器就退回不連續(xù)模式狀態(tài)，靠調(diào)節(jié)脈寬Ton穩(wěn)壓。如果保持滿載，輸入電壓從最低開始升高，脈寬Ton就從最大開始縮短，i1上升的速率加大，i1p和i1b都有所降低。當(dāng)輸入電壓上升到一個(gè)臨界值時(shí)，i1b降為零，i1p降為一個(gè)最低極限值，如曲線c所示。輸入電壓再升高時(shí)，i1p不變而靠調(diào)節(jié)Ton穩(wěn)壓，即進(jìn)入不連續(xù)模式工作，如曲線d所示。如果輸入電壓的上限值達(dá)不到這個(gè)臨界電壓值，這個(gè)變壓器在滿載時(shí)必定以連續(xù)模式工作。 圖3 反激變壓器連續(xù)模式工作時(shí)初級電流的波形7 設(shè)計(jì)舉例基本上以文獻(xiàn)［3］第149頁上的例3為例，即：已知直接在工頻電網(wǎng)整流下工作的單端反激變換器的最低直流輸入電壓為260V，最高值為340V，輸出電壓為5V，額定工作電流為20A，工作頻率選用20kHZ。最大脈寬Tonmax=20μs，最小脈寬定為6μs。要求輸入電壓為最低時(shí)。試計(jì)算高頻變壓器各有關(guān)參數(shù)。解：輸入最大功率應(yīng)為： (5+)20=126 （w） 原來要求額定輸出20A，即100W，而5V ，％作為模式改變的臨界功率Pc： Pc=126%= （w）（一）先計(jì)算出用不連續(xù)模式工作變壓器的最大初級電感值LA用（1）式計(jì)算。=2602(20106)2 /250106126 =2146106（H）（二）用（45）式計(jì)算出L1與LA的比值根據(jù)式：得：Kr=Pimax/Pc=126/=（三）連續(xù)模式變壓器需要的初級電感值為L1= Kr LA=2146106=6867106（H）（四）不連續(xù)模式變壓器額定輸出時(shí)初級電流的峰值為： =26020106/2146106=（A） 連續(xù)模式變壓器額定輸出時(shí)初級電流峰值用（29）式計(jì)算： （A）（五）磁心有效體積的計(jì)算 選用開元磁材公司的KP4型錳鋅功率鐵氧體材料（相當(dāng)于TDK公司的PC40），根據(jù)其直流疊加特性和功耗指標(biāo)，在保證溫升不超過40℃，其有效磁導(dǎo)率用到100時(shí)。于是可用（48）式計(jì)算所用磁心的有效體積Ve： 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，查找出EC70磁心比較合適，Ae=，le=。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，只要Ve滿足需要，繞線窗口就能滿足要求。所以不再考慮窗口問題，決定采用PC40材質(zhì)制造的EC70磁心。（六）繞組匝數(shù)的計(jì)算和確定先用（43）式計(jì)算出磁通密度B的變化量△B： （T）用（44）式計(jì)算初級繞組匝數(shù)： =26020106/(104)= （匝）用（33）式計(jì)算出輸入電壓最低，導(dǎo)通脈寬達(dá)最大值時(shí)需要的匝比N： =26020106/(30106)=次級繞組N2=N1/n=247。= 為使n和N2有盡量小的變化，實(shí)取N2為6匝，N1取的是使n變化盡量小的整數(shù)，即165匝，與需要值基本一致。對最大占空比的影響很微。（七）計(jì)算使變換器在滿載時(shí)能退出連續(xù)模式工作的臨界電壓E0。用（46）式計(jì)算： 計(jì)算出E0為負(fù)值，說明使變換器退出連續(xù)模式工作的電壓不存在。當(dāng)變換器滿載工作時(shí)，總處于連續(xù)模式工作，當(dāng)輸入電壓趨于無窮大時(shí)，滿載時(shí)的初級起始電流i1b趨于最小極限值。這個(gè)極限值可用（47）式計(jì)算： 即當(dāng)輸入電壓為∞時(shí)，不可能為零。（八）初級電流有效值計(jì)算 先用（21）式計(jì)算不連續(xù)模式變壓器初級電流有效值： 再用（49）式計(jì)算初級電流有效值： 此有效值的平方可用來與初級繞組的電阻相乘計(jì)算初級繞組的銅損。但不能用它與輸入電壓的乘積代表輸入功率。所以，也不可用輸入功率除以輸入電壓計(jì)算初級電流有效值。（九）由于磁通復(fù)位的條件（34）式不能破壞，由（34）式看出，不管E值如何變，Ton與E只能是單值對應(yīng)關(guān)系，即E變Ton必變。Ton與E的關(guān)系由（40）式表示。 （40）式告訴我們變壓器在以連續(xù)模式狀態(tài)工作時(shí)，當(dāng)輸入電壓升高時(shí)，導(dǎo)通脈寬應(yīng)變窄，這意味著輸入電壓升高變換器會提前進(jìn)入連續(xù)模式工作。本例中，若E處于上限值340V時(shí)，變換器用連續(xù)模式工作使用的脈寬為： 這就是說，當(dāng)輸入電壓處于上限值340V時(shí)，傳輸功率再增大時(shí)，變換器不能用加大脈寬來增大功率，只能是靠產(chǎn)生起始電流i1b增加功率。（十）變換器能夠正常工作容許的最小功率極限值計(jì)算 上式計(jì)算說明，換言之，變換器無法在高輸入電壓下工作，因?yàn)闊o法使脈寬小于6μs。（十一）實(shí)際使用的有效磁導(dǎo)率用下式計(jì)算： 這個(gè)值與設(shè)計(jì)值100相差無幾。（十二）實(shí)際工作磁通密度的驗(yàn)算 i1達(dá)i1p時(shí)產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度Hm為： Bm=μ0μeHm=4π1071822= (T) 由計(jì)算可知，由于實(shí)際采用磁心的有效體積比計(jì)算的Ve大一些。（十三）查PC40的材料磁導(dǎo)率為2300，可用下式計(jì)算磁心需要的氣隙量為到此，設(shè)計(jì)已完成，繞組結(jié)構(gòu)不再討論。原電子版的文章沒有圖和公式，復(fù)制整理后添加。紅色文字為整理時(shí)添加，應(yīng)以原文為準(zhǔn)。參考文獻(xiàn)[1] 王英劍，常敏慧，. 北京：電子工業(yè)出版社，1999：16.[2] 張忠仕，陳文，. 國際電子變壓器，2005，（8）：12.[3] 徐德高,金剛. 脈沖調(diào)制變換器型穩(wěn)壓電源M. 北京：科學(xué)出版社，1986：134.[4] 葉慧貞,楊興洲. 新穎開關(guān)穩(wěn)壓電源M. 北京：國防工業(yè)出版社，1999：23.16 / 1
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