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磁芯选择指南来源:网络 更新时间：2009-12-14 点击数： 1 高频变压器设计时选择磁芯的两种方法来源:网络 更新时间：2008-11-5 8:06:32 点击数： 42 在高频变压器设计时，首先遇到的问题，便是选择能够满闵杓埔蠛褪褂靡蟮拇判尽?lt;BR通常可以采取下面介绍的两种方法：面积乘积法和几何尺寸参数法。这两种方法的区别在于：面积乘积法是把导线的电流密度作为设计参数，几何尺寸参数法则是把绕组线圈的损耗，即铜损作为设计参数。1 面积乘积法这里讲的面积乘积。是指磁芯的可绕线的窗口面积和磁芯的截面积，这两个面积的乘积。表示形式为WaAe，有些讲义和书本上简写为Ap，单位为 。根据法拉第定律，我们有：窗口面积利用情况有：KW=NAw变压器有初级、次级两个绕组。因此有：KW=2NAw或0.5KW=NAw我们知道：Aw=而电流有效值I=Ip得到以下关系式：0.5KW=即：于是就有如下式：由于：EIp=Pi 又有： Pi=最后得到如下公式：这个公式适用于单端变压器，如正激式和反激式。0.5，Bm-T,K-0.30.4，-0.80.9,J-A/。推挽式的公式则为：半桥式的公式则为：这里的0.5，例如0.80.9。单端变压器如正激式和反激式：Bm=B=Bs-Br。双端变压器如推挽式、半桥式和桥式：Bm=2Bpk。全桥式公式与推挽式相同，但0.5，例如0.80.9。在J=400A/，K=0.4，=0.8，=0.4（单端变压器），=0.8（双端变压器）。公式简化如下：（单端变压器）（推挽式）（半桥式和桥式）2 几何尺寸参数法这个方法是把绕组线圈的损耗，即铜损作为设计参数。因此，公式正是由计算绕组线圈的铜损的公式演变而来的。变压器有两个绕组这里为初级绕组电阻，为次级绕组电阻。由于因此每个绕组各占一半窗口面积，全部绕组线圈的铜损的公式：来源:网络 更新时间：2008-11-5 8:06:32 点击数： 42 变换两个参数的位置，公式变成：初级安匝与次级安匝相等的关系，以及电流有效值同峰值的关系。上式进一步演化成：同理（见面积乘积法）有：将两个式子代入，得出公式：与面积乘积法的形式相一致，公式成为如下形式：此公式适合各种电路形式。Bm取值同面积乘积法。3 实际举例单端反激式电路。输出功率Po=34W，输入最小直流电压Vi(min)=230V，输入电流峰值1.18A，占空比=0.25，频率f=68kHz，t=14.7s，初级电感L p=716H，变压器效率=0.8，电流密度J=400A/cm，Bm=0.11T，K=0.4，Pcu=0.34W。如采用简化公式，要将99改为78。因为原公式中=0.4，现在=0.25，所以有：两者结果基本一致。EI33磁芯的WaAe=1.47，Kg=0.1358。由此可见，两种方法的结果，选EI33磁芯较合适。EI33磁芯的Wa=1.24，Ae=1.185。下面核算一下，几个绕组是否绕得下。初级绕组Ip=1.18A，Irms=1.18=0.59A。Aw=0.59/4=0.1475。采用Aw=0.159的导线，其最大直径为0.51mm=0.051cm。占有窗口面积为Wa=65=0.1691。反馈绕组Ip=1A，Irms=1=0.5A。Aw=0.5/4=0.125。采用Aw=0.1257的导线，其最大值径为0.46mm=0.046cm。占有窗口面积为Wa=15=0.0317。次级绕组Io=2A，Irms=Io=2A。Aw=2/4=0.5。双股并绕采用Aw=0.2463的导线，其最大直径为0.63mm=0.063cm。两个绕组占有窗口面积为Wa=(11+5)(20.063)2=0.254。全部绕组占有窗口面积为。占总窗口面积1.24的 36.7%。EI33磁芯的骨架，窗口高度16mm，宽度5.3mm。16mm高度要扣除两端各1.5mm，尚剩下13mm长度。初级绕组的导线最大直径为0.51mm，每层可绕13 /0.51=25.5匝，65匝要用3层。反馈绕组的导线最大直径为0.46mm，每层可绕13/0.46=28匝，15匝只要用1层。次级绕组的导线最大直径为0.63mm，每层可绕13/ 0.63=20匝，每层绕11+5匝要用2层。绕组排列下图：初级绕组分成3组绕，各组分别为22、22、21匝。每层厚度0.51mm。次级绕组分成2组绕，每组均为11+5匝。每层厚度0.63mm。反馈绕组只用1层，15匝，层厚度0.46mm。绝缘胶带厚度为0.15mm，共7层。绕组总厚度-1+0.51+0.63+0.51+0.63+0.51+0.46+0.157=5.3mm现在核算铜损耗情况。采用同一的平均匝长，等于7.2cm。Aw=0.159、0.1257的导线，单位长度的电阻值分别为0.115/cm和0.1463/cm。而Aw=0.2467的导线，单位长度的电阻值为0.0736/cm，由于采用双线并绕，在计算时减半。Pcu=0.1872+0.0395+0.1166+0.053=0.3693W以下两种方法，有效电流取值和绕组电阻计算，不尽相同。因此，计算结果也是不一样。分别介绍如下电子变压器手册（P.394P.397）：这里将输出直流电流Io视同峰值电流，因此，其有效值计算结果为：次级绕组：Ip=Io=2A，Irms=2（1-0.25）=1.732A。反馈绕组：Ip=If=1A,Irms=1（1-0.25）=0.886A。初级绕组的峰值电流，由次级绕组和反馈绕组的峰值电流反馈到初级而求得。而上一方法的初级绕组的峰值电流=2Po/Vi=（234）/（2300.25）=1.18A。计算公式结果如下：其有效值计算结果为：Irms=0.2390.25=0.12A。绕组电阻值的确定，主要区别在于平均匝长的取值上。它采用分段取值的方法。由于取值变化，导线重要新选择。68KHz时，导线的穿透深度为：=7.6/（68）=0.0291cm=0.291mm。选择导线直径要小于两倍穿透深度，即0.2912=0.582mm。初级绕组：Irms=0.12A。Aw=0.12/4=0.03142。采用Aw=0.03142的导线，其最大直径为0.24mm=0.024cm。占有窗口面积为Wa=65=0.0374。次级绕组：Irms=1.732A。Aw=1.732/4=0.433。四股并绕采用Aw=0.1257的导线，其最大直径为0.46mm=0.046cm。两个绕组占有窗口面积为Wa=(11+5)=0.5417。反馈绕组：Irms=0.866A。Aw=0.866/4=0.2165。双股并绕采用Aw=0.1257的导线，其最大直径为0.46mm=0.046cm。占有窗口面积为Wa=15=0.127。全部绕组占有窗口面积为Wa=0.0374+0.5417+0.127=0.7061。占总窗口面积1.24的56.9%。下面我们同样来安排一下绕组位置，并计算各个绕组的厚度，在此基础上计算出每个绕组的平均匝长。EI33磁芯的骨架，窗口高度16mm，宽度5.3mm。16mm高度要扣除两端各1.5mm，尚剩下13mm长度。初级绕组的导线最大直径为0.24mm，每层可绕13/0.24=54匝，65匝要用2层。反馈绕组的导线最大直径为0.46mm，每层可绕13/0.46=28匝，152=30匝，要用2层。次级绕组的导线最大直径为0.46cm，每层可绕13/0.46=28匝，Ns1为54=20匝，要用1层。Ns2为114=44匝，要用2层。绕组排列如下图：绕组总厚度=1+0.242+0.465+0.156=3.68mm下面我们进行各个绕组的平均匝长的计算。因为，EI33磁芯的中心柱等于10mm13mm。因此，各个绕组的平均匝长为：Np1匝长=2（10+13）+4（1+0.15+0.12）=51.08mmNs1匝长2（10+13）+4（1+0.152+0. 24+0.23） =53.08mmNp2匝长=2（10+13）+4（1+0.153+0.24+0.46+0.12=55.08mm）Np2匝长=2（10+13）+4（1+0.154+0.242+0.462)=58.0mm）Nf匝长=2（10+13）+4（1+0.155+0.242+0.464)=62.28mm）电子变压器手册求绕组电阻，不是根据导线表上的单位长度电阻值取得的。应用如下公式计算而得：Rrz绕组电阻，N匝数，1平均匝长，Aw导线载面积。q调整系数RNp1=0.01721.1965(51.0835/0.03142)=1.171RNs1=0.01721.1965(53.085/(0.12574)=0.0109RNp2=0.01721.1965(55.0830/0.03142)=1.0823RNs2=0.01721.1965(5811/(0.12574)=0.0261RNf=0.01721.1965(62.2815/(0.012572)=0.0765现在开始计算铜损耗：PNp=（1.71+1.0823）0.122=0.0402WPNs1=0.0109=0.0327WPNs2=0.0261=0.0783WPNf=0.0765=0.0574WPt=0.0402+0.0327+0.0783+0.0574=0.2086W0.21W0.21W为0.34W的61.76%。现在采用（电子变压器设计技术培训班）的培训教材第101102页的方法。这里的要点是，要计算各个绕组的直流、交流有效值和电阻值，再分别取得直流、交流损耗，两者相加得总的损耗。而计算有效值的次级为中值乘以（1-），初级为中值乘以。输出值要换算为中值后，再求得有效值。次级绕组Io=2A，Ia=2/(1-0.25)=2.67A。Irms=Ia(1-0.25)=2.67(1-0.25)=2.31A。反馈绕组If=1A，Ia=1/(1-0.25)=1.33A，Irms=a(1-0.25)=1.33(1-0.25)=1.15A。初级绕组的峰值电流，由次级绕组和反馈绕组的峰值电流反馈到初级而求得。计算公式和结果如下：有效值：Irms=Ip0.25=0.96410.25=0.48A。初级绕组：Irms=0.48A。 Aw=0.48/4=0.12。采用Aw=0.1257的导线，其最大直径为0.46mm=0.046cm。占有窗口面积为Wa=650.0462=0.1375。次级绕组：Irms=2.31A。 Aw=2.31/4=0.5775。四股并绕采用Aw=0.159的导线，其最大直径为0.51mm=0.051cm。两个绕组占有窗口面积为Wa=(11+5)=0.6659。反馈绕组：Irms=1.15A。 Aw=1.15/4=0.2875。双股并绕采用Aw=0.159的导线，其最大直径为0.51mm=0.051cm。占有窗口面积为Wa=15(=0.1561。全部绕组占有窗口面积为Wa=0.1375+0.6659+0.1561=0.9595。占总窗口面积1.24的77.4%。下面我们同样来安排一下绕组位置，并计算各个绕组的厚度，在此基础上计算出每个绕组的平均匝长。初级绕组的导线最大直径为0.46mm，每层可绕13/0.46=28匝，65/28=2.3，要用3层。次级绕组的导线最大直径为0.51mm，每层可绕13/0.51=25匝，Ns1为54=20匝，要用1层。Ns2为114=44匝，要用2层。反馈绕组的导线最大直径为0.46mm，每层可绕13/0.46=28匝，152=30匝，要用2层。绕组排列如下图：绕组总厚度=1+0.463+0.515+0.157=4.98mm求平均匝长：Np1=2(10+13)4(1+0.15+0.23)=51.052mmNs1=2(10+13)4(1+0.152+0.46+0.255)=54.06mmNp2=2(10+13)4(1+0.153+0.46+0.51+0.23)=56.6mmNs2=2(10+13)4(1+0.154+0.462+0.512)=60.16mmNp3=2(10+13)4(1+0.155+0.462+0.513+0.23)=63.72mmNf=2(10+13)4(1+0.156+0.463+0.514)=67.28mm现在开始计算绕组电阻和铜损耗：计算绕组电阻，先利用公式计算直流电阻：Rdc=1/Aw。=2.3。这里的1为匝长（mm）与匝数的乘积。Rdc(Np1)=2.3(51.5222/0.1257)=0.207Rdc(Ns1)=2.3(54.065/(0.1594)=0.00977Rdc(Np2)=2.3(56.622/0.1257)=0.228Rdc(Ns2)=2.3(60.1611/(0.1594)=0.0238Rdc(Np3)=2.3(63.7221/0.1257)=0.245Rdc(Nf)=2.3(67.2815/(0.1592)=0.073现在开始计算交流电阻：Np1层厚=0.83dd/s=0.830.40(0.40/0.46)=0.3096(d为导线裸线直径mm，s为导线的最大直径mm。）Q=0.3096/0.291=1.06。 Fr=Rac/Rdc=1.1。Rac(Np1)=1.1Rdc(Np1)=1.10.207=0.228Ns1层厚=0.83d d/s=0.830.405 (0.45/0.51)=0.3508(d为导线裸线直径mm，s为导线的最大直径mm。)Q=0.3508/0.291=1.2。 Fr=Rac/Rdc=1.2。Rac(Ns1)=1.2Rdc(Ns1)=1.20.00977=0.012Np2层厚同Np1。 Fr=R