2022年VA高频变压器设计及参数 .pdf

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1、5V,2A 反激式電源變壓器設計要求: VinAC = 85V 265V f= 50/60Hz Vout = 5V + 5% Iout = 2A 纹波电压 = 20mv Vbias = 22V, 0.1A (偏置線圈電壓取 22V, 100mV) = 0.8-0.85 fs = 60KHz 計算過程 : 1. 設工作模式為 DCM 臨界狀態 . Pout = 5*2 = 10W Pin = Pout/ = 10/0.8 = 12.5W VinDCmin = 85* 2-30( 直流紋波電壓 )= 90V VinDCmax = 265* 2 =375V 2. 匝數比計算 ,設最大占空比 Dmax

2、 = 0.45 : 13918.12)45.01(*)2 .05 .05(45. 0*90)1(*)dout(*nmaxmaxmininDVVVDVLDC式中: Vd為輸出整流二極管導通壓降, 取 0.5V; VL為輸出濾波電感壓降 , 取 0.2V. 3. 初級峰值電流計算 : ADVPIDC494.045.0*9010*2*out2pmaxminin4. 初級電感量計算 : HHIVDLDCu62110*621494.0*10*13290*45.0p*fs*p63mininmax5. 變壓器磁芯選擇 EFD20, 參數如下 : Ae = 28.5mm2AL = 1200+30%-20%nH

3、/N2Le = 45.49mm Cl = 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 1.59mm-1Aw = 50.05mm2Ap = 1426.425mm46. 初級繞組 , 次級繞組及偏置繞組匝數計算: )(5482.53285.0*2 .010*10*621*494.0e*w10*p*pp464匝ABLIN)(515.41354nps匝NN匝2091.192. 05.055*)7 .022(s*)(bdoutbdbL

4、VVVNVVN式中: Lp 為初級電感量 , 單位 H; Ip 為初級峰值電流 , 單位 A; Bw為磁芯工作磁感應強度 , 取 0.2T, 單位為 T; Ae為磁芯截面面積 , 單位為 cm2; Vb 為偏置繞組電壓Vbias=22V ; Vbd為偏置繞組整流二極管壓降, 取 0.7V. 7. 氣隙長度計算 : 0.168mmcm0168.010*62110*285.0*54*14.3*4. 0p10*e*p4. 0g68282LANL式中: Lg 單位為 cm; Lp 單位為 H; Ae 單位為 cm2. 8. 重新核算占空比 Dmin,Dmax及最大磁通密度 Bmax: 名师资料总结 -

5、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - (1). 當輸入電壓為最低時 :VinDCmin=90V 4515.09013*)2.05.05(13*)2.05.05(Vn*)(n*)(maxinDCmindoutdoutLLVVVVVVD(2). 當輸入電壓為最高時 :VinDCmax=375V 1649. 037513*)2 .05 .05(13*)2.05. 05(Vn*)(n*)(mininDCmaxdoutdoutLLVVVVVVD

6、(3).Bmax uass3000uass1993100*285.0*54494.0*621100*e*pp*pmaxGGANILB式中: Lp 單位為 uH; Ip 單位為 A; Np 單位為 N(匝); Ae 單位為 cm2. 9. 繞組線徑計算及窗口占有率: 肌膚深度 :mm182. 010*1321.66fs1 .663d, 2d = 0.364mm 線徑選取需滿足 : 導線直徑需大於兩倍的肌膚深度時, 需采用多股線 . 假設電流密度 J=4A/mm2 (1). 初級繞組線徑計算 : Ip=0.494A, IRMS=Ip*maxD=0.494*45.0=0.331A ,22mm0827

7、.0/mm4.3310wAAA, 查表采用Aw = 0.0962mm2的導線 , 其裸銅線徑為 0.35mm0.364mm( 肌膚深度 ), 包括皮膜最大直徑為 0.402mm.占有窗口面積為Wa=54*0.4022=8.7266mm2. (2). 次級繞組線徑計算 : Io=2A, IRMS=Io=2A,Aw=2A/4=0.5mm2, 多股并繞采用 Aw=0.1257mm2的導線 , 其裸銅線徑為 0.4mm,采用 0.5/0.1257=4 股并繞 , 包括皮膜最大直徑為 0.456mm. 占有窗口面積為 Wa=5*4*0.4562=4.1587mm2. (3). 偏置繞組線徑計算 : Io

8、=0.1A, IRMS=Io=0.1A,Aw=0.1A/4=0.025mm2, 采用 Aw=0.0254mm2的導線 ,其裸銅線徑為 0.18mm0.364mm( 肌膚深度 ), 包括皮膜最大直徑為0.226mm.占有名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 窗口面積為 Wa=20*0.2262=1.0215mm2. 全部繞組占有窗口面積為=8.7266+4.1587+1.0215=13.9068mm2. 占總窗口面積=(

9、E-D)*F=50.05mm2的 27.8%. 10. 結構設計 : EFD20磁芯的骨架 , 窗口長度 13.5mm,寬度 10.5mm.如下圖示 : 初級繞組導線最大直徑為0.402mm,每層可繞 13.5/0.402=33.5匝,54 匝要用 2 層, 每層分別繞 30 匝,24 匝, 每層厚度為 0.402mm. 次級繞組導線最大直徑為0.456mm,每層可繞 13.5/0.456=29.6匝,5 匝只要用 1 層, 厚度為 0.456mm. 偏置繞組導線最大直徑為0.226mm,每層可繞 13.5/0.226=59.7匝,20 匝只要用 1 層, 厚度為 0.226mm. 使用順序繞

10、法 , 繞組排列如下 : 繞組總厚度 =0.6+0.402+0.402+0.226+0.456=2.836mm 磁芯窗口寬度=(E-D)/2=(15.4-8.9)/2=3.25mm. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 11. 估算損耗及溫升 : (1). 各繞組之線長 : 依照平均匝長 =2 舌寬+2疊厚+4窗寬, 得: Np1 = 2*(8.9+3.6)+4*(0.6+0.201)=28.204mm Np2 =

11、2*(8.9+3.6)+4*(0.6+0.201*2+0.15)=29.608mm Nb = 2*(8.9+3.6)+4*(0.6+0.201*2+0.15*2+0.113)=30.66mm Ns = 2*(8.9+3.6)+4*(0.6+0.201*2+0.15*4+0.113+0.228)=31.572mm 即Np線長 LNp=30*28.204+24*29.608= 1556.712 mm= 155.6712 cm Nb線長 LNb=20*30.66= 613.2mm=61.32cm Ns線長 LNs=5* 31.572=157.86mm=15.786cm 查線阻表可知 : 0.402m

12、m WIRE RDC=0.00259/cm 100 0.456mm WIRE RDC=0.00198/cm 100 0.226mm WIRE RDC=0.01001/cm 100 R100 =1.4* R20 (2). 初級, 次級各電流值 : 求次級各電流值 , 已知 Io=2A. 次級平均峰值電流 :ADIoIspa636.345.012max1次級直流有效電流 :AsIDIsparms69.2636.3*)45.01(*max)1 (22次級交流有效電流 :AIsIIsrmsac79.1269.2o2222求初級各電流值 : 因為 Np*Ip=Ns*Is 初級平均峰值電流 :AnIsIp

13、papa279.013636.3初級直流有效電流 :AIpDIpparms125. 045.0*279.0max*初級交流有效電流 :ApIDIppaac186.0279.0*45.0*max2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - (3). 求各繞組交 , 直流電阻 : 初級:RpDC=(LNp*RDC)/2=(155.6712*0.00259)/2=0.2015 Rpac=1.6* RpDC =0.321 次級:RsDC=(LNs*RDC)/2=(15.786*0.00198)/2=0.0156 Rsac=1.6* RsDC=0.0249偏置:RbDC=61.32*0.01001=0.6138 (4). 計算各繞組交直流銅損耗 : 初級直流損耗 :PpDC=I2rms* RpDC=0.125*0.2015=0.02518W 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -