在進行計算之前,首先要明確單端正激式變壓器工作與B-H曲線的第一象限,這個知識點必須搞清楚。
通過對大量書籍的總結(jié),高頻變壓器的計算方法其實大致包括兩類,一類是面積乘積法,俗稱AP法。另一類是幾何參數(shù)法,俗稱KG法。在《開關(guān)電源的原理與設(shè)計》這本書當(dāng)中對這兩種方法均有較為細(xì)致的講解。在《變壓器與電感器設(shè)計手冊》這一書中講解了幾何參數(shù)法,并且有著細(xì)致的講解。需要注意的是,國內(nèi)的磁材特性、骨架尺寸誤差以及漆包線規(guī)格與國外有偏差,所以計算的相對誤差會偏大。
在《電子變壓器手冊》一書中,單端正激式高頻變壓器計算采用的是AP法。《精通開關(guān)電源設(shè)計》一書中針對單端正激式開關(guān)變壓器采用的是AP法,同時劉勝利老師在該例子中采用的同樣是AP計算方法。經(jīng)過實際設(shè)計,基本驗證了AP法在實際工程中的應(yīng)用還是比較準(zhǔn)確的,所以在下面的舉例中,將同樣采用AP法計算,計算過程中公式的應(yīng)用通過理解與經(jīng)驗的結(jié)合而來。
計算高頻變壓器大致分為六個步驟。第一步:計算變壓器的視在功率,根據(jù)視在功率選擇磁芯材料,主要通過查找磁材規(guī)格手冊獲得磁材的特性參數(shù)。第二步:確定磁芯截面尺寸AP,根據(jù)AP值選擇磁芯尺寸。第三步:計算原副邊匝數(shù)。第四步:根據(jù)電流密度和原副邊有效值電流求線徑。第五步:計算銅損和鐵損是否滿足要求,也就是允許損耗和溫升。第六步:校準(zhǔn)計算參數(shù),避免磁飽和現(xiàn)象發(fā)生,單端正激式變壓器的計算步驟大致為上述步驟。這里參考劉勝利老師的計算步驟,張占松老師書籍中介紹的計算方法,以及電子變壓器手冊中的計算步驟。
計算變壓器的視在功率時,根據(jù)視在功率選擇磁芯材料,主要通過查找磁材規(guī)格手冊獲得磁材的特性參數(shù)初步采用磁芯為EE型磁性,視在功率Pt=Po*(1/η+√2),其中η為變壓器的傳輸效率定為90%電源的輸出電壓為±100V,輸出電流為1A則輸出功率Po=200W。計算視在功率Pt=200*(1/0.9+1.414)=274W,該公式取自張占松老師的《開關(guān)電源的原理與設(shè)計》,如圖2所示。
得出視在功率后,接著就是查找磁芯尺寸與功率對照表,采用EE型磁芯,視在功率Pt為274W,工作頻率暫定為100KHZ。需采用磁芯型號為EE42/42/15,其中第一個42是磁芯長度,第二個42是厚度,15是中心寬度,通過查找磁芯參數(shù)手冊,以TDK的磁芯手冊為例單位為(mm^2)。
上文中總結(jié)了書籍中的高頻逆變電源的計算方法,并以實踐為出發(fā)點來進行了全面的分析。對于需要解決高頻電源設(shè)計中計算問題的朋友來說是非常富有閱讀價值的一篇文章。
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