变压器设计(共22页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上应用领域：逆变焊机电源通讯电源高频感应加热电源UPS电源激光电源电解电镀电源性能特点： 高饱和磁感应强度-有效缩小变压器体积 高导磁率、低矫顽力-提高变压器效率、减小激磁功率、降低铜损 低损耗-降低变压器的温升 优良的温度稳定性-可在-55130长期工作铁基纳米晶铁芯与铁氧体铁芯基本磁性能对比 基本参数 纳米晶铁芯铁氧体铁芯饱和磁感强度 Bs 1.25T0.5剩余磁感 Br（20KHz）0.20 0.2铁损（20KHz/0.2T）（W/Kg） 3.47.5 铁损（20KHz/0.5T）（W/Kg） 30铁损（50KHz/0.3T）（W/Kg）20,000 2,000

2、矫顽力Hc(A/m) 1.60 6饱和磁致伸缩系数（106）2 4 电阻率 (.cm) 80 106 居里温度() 5600.70纳米晶主变铁芯一代产品 安泰非晶生产的第一代逆变主变压器铁芯,带材厚度30m，适合20KHz条件下工作。磁芯设计最大功率=重量最小值x10产品规格 铁芯尺寸 保护盒尺寸 有效截面积 磁路长度 重量最小值建议适用焊机电流od(mm)id (mm)ht(mm)OD (mm)ID (mm)HT (mm) (cm2) (cm) （g） （A） ONL-5032205328231.3512.8125120, 140, 160ONL- 6440206637231.6816.32

3、00160, 180ONL-7040207338242.1617.3270180, 200ONL- 7040257237282.6317.3330180, 200ONL- *7550257747282.1919.6310180, 200ONL- 8050208246232.120.4300160, 180, 200ONL-805 025 8050258544302.6320.4390200, 250, 300ONL- 100602010556232.825.1510315, 350, 400ONL- 105603011056355.0625.9945315, 350, 400ONL- 1206

4、03012557356.328.31280400, 500, 630ONL- *120604012557458.428.31710500, 630ONL- 120702012567253.529.8750350, 400, 500ONL- 120702512567304.3829.8940315, 350, 400ONL- 120703012567355.2529.81130500, 630, 800 ONL- *12070401256745729.81500500, 630, 800, ONL- 130804013676457331660500, 630, 800ONL- *1701105

5、01761045610.543.9633201000, 1250, 1600注：可以根据用户要求提供其它规格的铁芯。 纳米晶主变铁芯二代产品 相比一代逆变主变压器铁芯，二代铁芯减小了发热量，在同等工作条件可以选择更加小型化的铁芯，满足焊机行业轻量化、小型化的发展要求。在相同的铁芯尺寸下，同体积的二代铁芯与一代铁芯相比性能可提高约10%-25%；可参考一代产品列表中的建议焊机电流推算出二代铁芯的近似选型。 产品规格 铁芯尺寸 保护盒尺寸 有效截面积 磁路长度 重量最小值od(mm)id(mm)ht(mm)OD(mm)ID (mm)HT (mm) (cm2) (cm) (g) ONL-503220

6、5328231.412.8130ONL- 6440206637231.8716.3220ONL-7040207338242.3417.3290ONL- 7040257237282.8117.3350ONL- 8050208246232.3420.4340ONL- 8050258544302.8120.4410ONL-100502510544304.6923.5795ONL- 10060201055623325.1540ONL- 105603011056355.0625.9945ONL- 120603012557356.7528.31350ONL- 120702012567253.7529.88

7、05ONL- 120702512567304.6929.81005ONL- 120703012567355.6229.81205ONL- 130804013676457.2331700ONL- 130805013676559332100注：可以根据用户要求提供其它规格的铁芯。 非晶电抗器C型铁芯应用领域 广泛应用于高频大功率开关电源及太阳能逆变器中的输出滤波电抗器及电感铁芯。 性能特点用铁基非晶带材制造，具有高饱和磁感应强度、高磁导率、低损耗（是硅钢片的1/5-1/10）、低矫顽力和良好的温度稳定性。CFCC系列铁芯编码铁芯尺寸计算参数WaAplmAc(g)a(mm)b(mm)c(mm)d(m

8、m)e (mm)f (mm)(cm2)(cm4)(cm)(cm2)CFCC-490.51032.8150.5281.550.81.253.33.612.21.1199CFCC-6.3100.51133200.53115323.65.812.81.6150CFCC-8110.81330200.53515223.97131.8170CFCC-10110.81340200.53516225.29.415.41.8200CFCC-16A110.81340250.53516225.21215.12.3250CFCC-16B110.81350250.53517226.515172.3280CFCC-201

9、10.81350300.53517226.517.617.52.7340CFCC-20F110.513.852.5300.535.8174.527.219.617.72.7345CFCC-20G110.81350400.53517226.523.5173.6450CFCC-25130.81556250.54118228.422.719.62.7380CFCC-32130.81556300.54118228.426.9203.2460CFCC-32B130.815.557300.541.518328.426.919.43.2460CFCC-40130.81556350.54118228.431.

10、119.93.7530CFCC-501612070250.552110231446.224.93.3590CFCC-631612070300.552110231454.625.33.9710CFCC-80161207040152110231472.825.45.2950CFCC-80E161206840152110021474245.3950CFCC-100161207045152110231482.6255.91060CFCC-100A160.82170451531102314.786.824.65.91100CFCC-1251912583351631121320.8112.130.25.4

11、1170CFCC-15523.7124.57740172.41125.4219.5155.327.981630CFCC-1601912583401631121320.8135.228.56.51330CFCC-2001912583501631121320.8162.229.87.81670CFCC-2501912590601631128322.5209.331.49.32100CFCC-3202213585501791129429.8267.832.592170CFCC-4002213585651791129429.8348.133.611.72820CFCC-5002514085551901

12、135434384.235.611.32900CFCC-6302514085701901135434486.235.614.33670CFCC-800A2514085851.5901135434591.635.617.44450CFCC-800B3014095851.5100115543879839.3215930CFCC-100033140105851.5106117154296642.7237060CFCC系列磁化曲线 CFC 系列铁芯编码铁芯尺寸计算参数a(mm)b(mm)c (mm)d(mm)e(mm)f(mm)lm(cm)Ac(cm2)Wa (cm2)Ap(cm4)(g)CFC-08

13、0.51431400.5300.547211.52.64.311.3230CFC-0100.51732400.5370.552212.93.25.417.4330CFC-0120.82840300.552164217.42.911.232.5360CFC-0100.52058400.540178218.73.211.637.1500CFC-0120.83060200.554184221.81.91834.2340CFC-0*160.52756240.559190121.83.115.146.9340CFC-02013060400.5701100224.36.418115.21200CFC-02

14、013577200.5751117328.73.22786.2700CFC-0*26.50.5327424.50.5851131228.74.623.7108.9880CFC-0150.82578400.5551108225.34.819.593.6950CFC-0130.84080200.5661106228.12.13267.2440CFC-52213584250.5791128330.74.429.4129.41000CFC-5*29.40.532.579.5300.591.31139.5130.7625.81551300CFC-02614588300.5971140434.86.239

15、.6245.51800CFC-0*31.50.54184350.51041150.4134.88.234.4282.41850CFC-02614588400.5971140434.88.339.6328.72200CFC-0*31.50.5418445.20.51041150.4134.810.634.4365.12400CFC-032150113400.51141177442.710.256.5576.33300CFC-0*37.50.545107440.51201188142.712.748.2611.53500CFC-040150113400.51301193445.212.856.57

16、23.24500CFC-0401501305011301210448.6166510406200注：可以根据用户要求提供其它规格的铁芯。 典型C型铁基非晶铁芯绕线电感参数产品编码磁场电流50H峰值（A）匝数（N）电感量L （H）AL（H）2mm间隙4 mm间隙10%CFC-01201021.816.5(2mm间隙) 0.206 (4mm间隙) 0.151602082.160.14030182.6132.63040322.1233.2CFC-01381027.919.4(2mm间隙) 0.269 (4mm间隙) 0.1846920107.573.34630239.4163.23440423.22

17、88CFC-0170157053(4mm间隙) 0.308 (6mm间隙) 0.2338430278210564562047642601098826CFC-0172159668(4mm间隙) 0.396 (6mm间隙) 0.30086303092715745801605436014181071347522101668CFC-0208159781(6mm间隙) 0.423 (8mm间隙) 0.354104303813196945851713526015101265417523581975变压器设计方法：电感磁芯选材：铁基纳米晶铁芯与铁氧体等。电感设计方法及案例：第一步：确定匝比。设：AC3800

18、x1.4=532V，电源最终输出电压56V（4867V）考虑拉偏，设+/-20%,则电压为：425.6V638.4V。电源最终输出电压56V（4867V），f=20Khz。在最小输入电压状态下能输出的最高电压。则匝比等于： T=Vmin/Vop Vmin最小输入电压。 Vop次级整流滤波输出电压。考虑：1、输出脉动电压值Vm=Vout+Vout*10%。 2、整流管压降一般为Vd=1.21.4V。 3、输出电感压降取Vl=0.20.5V。 4、整流输出端占空比设D=0.8则：Vop=（Vm+Vd+Vl）/D=(73.7+1.4+0.2)/0.8=94V 则匝比为 T=425.6V/94V=4.

19、5预计最低输入电压425.6v时变压器副级输出电压为：425.6/4.5=94.5V。第二步：选择磁芯及确定磁芯参数。1、选用非晶磁芯为例，根据磁芯重量g选择磁芯输出功率，频率在20KHz时1g出10W功率。根据上表可以选用合适的磁芯。例如10KW是选用2付ONL-铁基纳米晶磁芯，重量2*510g，则功率大概就是10KW。有效截面积Ac=2*2.8=5.6cm2；Bmax取10000G。2、选用铁氧体时Bmax取18002500G第三步：计算初级匝数Npir其中Vin取最高输入电压Vin-max。则：Npir=638.4x/4x20x1000x10000x5.6=14.25可以考虑取1822匝

20、。第四步：确定副边匝数。注意两点原则：1、 采用铁氧体E型磁芯是匝数可以考虑匝数少点。例如2匝。2、 采用环形非晶磁芯匝数可以多取几匝均匀分布到圆环上。推荐35匝。 Ns=Npir*（Vop/Vin-min）=22*（94/425.6）=4.8取整，副边匝数取5匝。第五步：变压器原边副边线径选择。原边线径计算： 原边电流有效值Irms=1.4*Pout（常带最大输出功率）/Vin-min（最小输入电压 Irms=1.4*48V*150A/425.6V=23.68A一般情况保守设计高温导线1mm2通过5-6A电流。 原边线径=23.6/5=3.94.7mm2 可取4mm2副边线径计算： 副边有效

21、电流Irms=0.632*Iout（输出最大电流） =0.632*150A=94.8A一般情况保守设计高温导线1mm2通过5-6A电流。 副边线径=94.8/5=15.818.9mm2 取18mm2专心-专注-专业驱动脉冲变压器设计电感磁芯选材：铁基纳米晶铁芯与铁氧体等。电感设计方法：案例：其设计公式与功率变压器设计类似Vin为驱动电压值，例如功率管驱动电压为15V则：选用铁基纳米晶铁芯ON- Ac=0.2629cm2 Npri=15*/4*20*1000*10000*0.2629=7.1 取Npri为13匝。谐振电感设计及谐振电容计算电感磁芯选材：电感设计方法：案例：输出储能电感设计电感磁芯

22、选材： 铁硅铝（Kool M）、钼坡莫合金、高磁通、铁硅合金或铁氧体，选择合适的磁芯尺寸，包括形状和大小；选择时要注意绕制上的考量，比如电流密度、绕线的长短和匝数；选择时要兼顾性能和成本。电感设计方法：Lmin=Vomin*(Vs-Vomin)/4*f*Iomin*VsLmin：最小电感量，工程实践取该值得1.5-2倍。单位H。Vomin:输出最小电压V。Vs：变压器次级最大输出电压V。f：电源开关频率Hz。Iomin：流过电感最小电流值；Iomin=Iout*20%/2；单位A。案例：Lmin=48*（94-48）/4*20*1000*（150*20%）/2*94 =0.=19.5mH。L=

23、19.5*2=39mH。最终取值：4050mH之间。磁芯选择实例：磁材设计公式电感（L）可以根据电感系数（AL）算出。AL=电感系数（nH/N2）N=绕线圈数电感量也可以由相对磁导率和有效的磁芯面积。 A=有效磁芯截面积（cm2）l=有效磁路长度(cm)=相对磁导率(无量纲)有效磁路长度对于环形磁芯，磁粉芯面积（A）与磁粉芯横截面面积相同.根据安培定律，有效磁路长度等于安培匝（NI）除以平均磁化力。利用安培定律和平均磁化力能得出有效磁路长度的计算公式。OD=磁芯外径（cm）ID=磁芯内径（cm）磁芯磁通密度利用法拉第定律，最大磁通密度（Bmax）可以用下面公式算出：Bmax=最大磁通密度Ems

24、=通电电压磁场强度利用安培法，磁场强度（H）是:N=绕线圈数I=峰值电流大小（A）l=有效磁路长度（cm）磁导率根据磁场强度可以计算磁通密度，根据一下公式可以计算出相对磁导率=相对导磁率B=磁通密度(G)H =磁场强度(O)关键字：铁硅铝磁芯，PFC储能电感，铁硅铝磁芯电感量计算铁硅铝磁芯()，又叫Sendust(山达斯合金)，是用铁、硅、铝按一定比例组成的合金粉末，然后压制成环或其他形状。铁硅铝磁芯在同比其他磁芯具有低价格，低磁损耗，是PFC储能电感的最理想选择，该磁芯具有很高性价比，因此也得到了广泛应用。在设计电感的过程中，首先也考虑的问题是电感量的问题。在此，我们也对电感量的计算做简单介

25、绍。在介绍电感量计算 方法之前，先介绍静态电感量和需求感量。1、静态电感量静态感量其实是我们根据公式L=AlNN(参见) 计算的磁芯的电感量。其中Al可以查看产品目录获得。不同的尺寸或不同导磁率的磁芯，Al不相同。相同尺寸、相同导磁率的不同材质的磁芯Al值相同。N为绕线圈数。很多工程师在选型时候，这里很容易错误认为此公式计算出来的电感量就是所需要的电感量。其实不然，此公式计算出来的是静态电感量，又叫初始电感量。2、实际电感量实际需要的电感量是随着电流的变化而变化的，所以，给电感量的计算带来了很大的难度。是否没有办法解决了呢？当然不是。关键字：磁芯选型，PFC磁芯选型，磁芯选择软件软件适用范围：

26、PFC电感、储能滤波电感、电抗器制作选型 一直以来，磁性材料的计算和理论相对比较复杂，而磁性材料电子元件在电路中却占有相当的比重。磁性材料的熟悉程度很大程度上会影响整个的电路的设计。所以工程师在设计电路用到磁性元器件时候不得不格外花时间来研究磁性材料的特性，来解决选型的问题。为了让电子开发工程师从繁琐的材料特性研究中解放出来，把更多的精力投入到功能性开发上，我们特地开发了这款软件。 本软件主要针对滤波电感、储能电感、PFC电感、电抗器选型、计算。 软件功能目前软件版本支持两大功能，一是根据电流、电感量选磁芯，二是根据绕线圈数、电流计算电感量。1、根据电流、电感量直接选择可以使用的磁芯 点击“计

27、算工具”菜单，“磁芯选型（C）”，如图（一）图（一）当点击“磁芯选型”后，将打开“环形磁芯选型”对话框，如图(二)，图（二）在这个对话框中，第一个需要输入的内容是峰值电流的大小，注意，这里的单位是安培（A），这里输入实际的峰值电流；第二个需要输入的是您实际需要的电感量，这里的电感量是峰值电流下要达到的电感量，单位是微亨（H）；磁芯的个数默认为1，可不修改或选择多个磁芯叠用，然后点击“磁芯选型”按钮，在计算结果的列表中，就会列出能达到您的要求的磁芯料号。 在此选型计算中，线径的选择是按8安培每平方毫米（A/mm2）的电流密度来确定的， 绕线是按窗口面积的55%来估算的。在预计是否能绕下的情况下，

28、请根据您实际需要的线径来估算，绕线圈数不变。 选型中都会有不止一个磁芯料号能达到性能要求，计算结果中会列出很多个能达到您要求的磁芯，甚至列表中有很多个可供选择，一般选型遵循以下原则：（1） 选择便宜材质磁芯（NPS价格 PPF价格 NPF价格 PPM价格）（2） 选择小尺寸的磁芯（3） 确定磁芯能否绕下计算出来的圈数的铜线（4） 没有磁芯到达预期性能，选用多个磁芯技巧：磁芯的个数默认为1，当您不知道需要多少个磁芯的时候，先按1个磁芯来选择，在选择磁芯过程中，如果可供选择的磁芯没有，或能供选择的磁芯尺寸太大，您这时候就得考虑多个磁芯叠用了，逐步增加磁芯的个数，直到选出适合的磁芯为止。磁芯的个数列

29、表中可供选择的只有1-6个，当需要更多个数磁芯的时候，可以自己输入磁芯的个数，直到找到合适的磁芯为止。2、根据绕线圈数、电流确定电感量大小 点击“计算工具”菜单，“环形磁芯感量计算”，如图（三）图（三）当点击“环形磁芯感量计算”后，将打开“环形磁芯选型”对话框，如图(四)，图（四）在这个窗口界面中，磁芯料号文本框里可以输入您搜索的部分磁芯料号，例如您输入NPF，在列表中就只会列出NPF系列的磁芯，如果您输入090，列表中将列出包含090字样的所有料号。根据您搜索的料号，或直接拖动下拉列表，选择您需要计算的磁芯，在窗口右边会显示选择的磁芯的涂层后的外径、内径、高度、电感系数、有效磁路长度信息。输

30、入实际绕线圈数、电流大小，然后点击“计算按钮”，在右边的计算结果中将显示出在当前电流下达到的电感量。如果您输入的电流为0，则计算出来的是静态电感量（用电桥测量出的感值即是静态感量）。电感量计算工具也可以用来辅助选型使用，当选择了某磁芯的时候，可以在这里计算当减少或增加适当圈数时候的感量。对于磁芯的个数，您也可以自行输入磁芯的个数，计算多个磁芯叠用的时候达到的电感量。应用举例：例如有开关电源峰值电流30A，在30A下需要达到电感量100H， 选择磁芯考虑的三个因：效率，成本，空间，磁芯成本NPS PPF =2*(1.4*Vin-max)If=（2.53）*Iin-dc-maxIfsm=5*If例

31、如：输入最大电压380ac*1.2=456v；Idc=23A.Vr=2*1.4*456=1276vIf=3*23=69选用整流桥：DF75AA120输入电容：桥式整流电路的滤波电容取值在工程设计中，一般由两个切入点来计算。一是根据电容由整流电源充电与对负载电阻放电的周期，再乘上一个系数来确定的，另一个切入点是根据电源滤波输出的波纹系数来计算的，无论是采用那个切入点来计算滤波电容都需要依据桥式整流的最大输出电压和电流这两个数值。通常比较多的是根据电源滤波输出波纹系数这个公式来计算滤波电容。C0.289/（f（U/I）Acv）- C，是滤波电容，单位为F。- 0.289，是由半波阻性负载整流电路的

32、波纹系数推演来的常数。- f，是整流电路的脉冲频率，如50Hz交流电源输入，半波整流电路的脉冲频率为50Hz，全波整流电路的脉冲频率为100Hz。单位是Hz。- U，是整流电路最大输出电压。单位是V。- I，是整流电路最大输出电流。单位是A。- ACv，是波纹系数，5%8%之间。单位是%。电容额定电压选择： Vc=1.5*Vdc-max案例：例如，桥式整流电路，输出最小425.6V，最大电压532V,电流23A，波纹系数取8%，滤波电容为：C=0.289/100Hz(425.6V/23A)0.08=0.Vc=1.5*532=798V滤波电容约等于0.F，电容取2000uF便能满足基本要求,电压可应考虑先用额定电压450的串联接法。