开关电源变压器绕组线圈.ppt

1、1,载流导体单圆导线直流磁场,导体内磁场,导体外磁场,两根导体外磁场,I,H,x,0,2,气隙磁芯线圈磁场,x,H,0,l,lav,lg,因为,忽略磁芯磁压降,x,a,气隙磁场强度,3,高频电流流过单导线时集肤效应,高频电流流过导体，电流产生的高频交变磁通在导体内产生高频涡流，使得导体内从中心到外表电流分布不均，表面电流密度大，中心电流密度小集肤效应。 集肤深度：,J,0.368,1.000,20度和100度铜导线分别为,4,集肤效应的结果,减少了导体有效截面积，导线电阻增大，增加了交流损耗。以圆导线为例，交流电阻增加的倍数：,低频时，FR近似等于1,导线损耗为 I电流有效值；高频时导线损耗：

2、,Idc电流平均值，即直流分量； 交流分量电流有效值；Rac=RdcFR,5,变压器的漏感概念,a,b,c,l,H,x,H1,磁场存储能量,磁场也可以表示为,或,x,6,减少漏感的措施,较少的匝数N，宽窗口l，较小窗口高度。 分段线圈，三明治安排。但有限制。,(a) (b) (c) (d) 普通磁芯,(e) (f) (g) 平面磁芯,7,相邻高频线圈中的涡流临近效应,相反方向电流,相同方向电流,IA,IA,IB,IB,B,A,B,A,电流趋向内表面,电流趋向外表面,8,多层线圈的临近效应,H,x,H1,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,电流趋向内表面,第一层在内表

3、面流通，第二层导线中间没有电流，也没有磁场，因此在第二层外表面必须与第一层内表面相同电流的涡流，因此第二层内表面两倍外表面电流。如果有第三层，,9,根据集肤深度第一层交流电阻为Rac1=FR1 Rdc 交流损耗,第二层交流电阻：FR2=5,第二层交流损耗,多层中损耗与电流平方成正比，相当于电阻增加。,第n层为,n层线圈总交流电阻增加的倍数,10,h=0.86d,直径d的圆导线,铜带,带厚D,层数p,Dowell曲线,11,减少交流电阻方法,减少层数：采用分段交错绕。与减少漏感是一致的。 采用多股绞线利兹线。但是多股绞线的单股直径仅小于2 是远远不够的。 当采用利兹线或铜带时，一般应当做到FR接

4、近1.6就可以了。 Dowell曲线是正弦波电流结果，开关电源中非正弦高频电流引起的损耗更大。工程上只是近似计算，最终由温升决定。,12,线圈设计举例：初级电流中值Ia20A，占空度为D0.5，工作频率为90kHz，共10匝。磁芯窗口宽度l=24mm.选择导线尺寸。,Ton,T,Ia,直流分量 Idc=DIa=10A 总有效值 I 交流分量,选择电流密度j=4A/mm2，需要的导线截面积,根据导线截面积，导线有多种选择：单股圆导线，2多股线，利兹线和铜带，希望最小的铜损耗。,13,采用单股圆导线，裸线直径d=1.8mm,带漆直径d=1.92mm,90kHz集肤深度0.254mm。,Q5.7、单

5、层，由Dowell曲线查得FR5.7,即交流电阻比直流电阻大5.7倍。前面计算直流分量与交流分量相等，交流电阻比直流大5.7倍，交流损耗太大，不能接受，试试采用d2 =0.508mm。我们采用d=0.47mm,14,直径d=0.47mm的圆导线，截面积A= 0.159mm2 ，2.5mm2需要约16股，绞线。,16股绞线相当于44，4层和计算出Q1.38，从Dowell曲线查得FR8。,比单股交流电阻还大。层数增加交流电阻增加，比面积增加使得电阻减少影响更大。,选择利兹线：0.18100，相当于1010， 10层，Q0.57,查得FR1.9。这比16股好多了，但还比较大，有两个办法：选择单股更

6、细的导线，或股数更多的更细导线。,15,选择铜带：采用宽度b=20mm ，厚0.125mm ，10匝 即10层。 Q0.125/0.254=0.5查得FR1.7,如果取厚度0.1mm，直流电阻增加20%，Q由0.5减少到0.4, FR由1.7减少到1.3，交流电阻减少24%。本例中交流分量有效值与直流相等，总损耗下降，体积也减少。如果将初级分成两段，将次级夹在中间，相当于5层， FR1.2如果前面的利兹线，500.18,将次级夹在中间，相当于7层， Q0.57，FR1.6,16,线圈损耗,线圈的交流损耗与直流损耗 直流电阻,交流电阻,直流损耗,交流损耗,线圈损耗,17,被动损耗 1.电磁屏蔽 /3 2.不工作线圈 合理安排线圈 3.外屏蔽 中柱气隙 4.气隙边缘磁通 a.分段气隙；b.磁粉芯气隙；c.避开气隙；d.反激变压器；交流滤波电感,N11 N21 N22 N12,18,线圈绝缘：Tmax有7个等级 Y95 ,A105 ,E120 ,