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电子变压器技术

新版正激变压器的设计参数

View: Date:2013-03-30

以一个13.8V 20A的汽车铅酸电池充电器变压器计算过程为例,来说明正激变压器的计算过程

1、相關規格参数(SPEC:

秒速时时彩-Home  INPUT: AC  180V~260V    50Hz

 OUTPUT: DC    13.8V (Uomax=14.7V)  20A    

 Pout:   274W  (Pomax=294W)

秒速时时彩-Home η≧80%,   fs: 60KHZ;

主电路拓扑采用单管正激   自冷散热

2、選擇core材質.決定△B

秒速时时彩-Home 选择PC40材质Core,考虑到是自冷散热的方式,取ΔB=0.20T

3、確定core AP.決定core規格型號.

      AP=AW×Ae=(Ps×104)/(2×ΔB×fs×J×Ku)

秒速时时彩-Home       Ps :   變壓器傳遞視在功率 ( W)     Ps=Po/η+Po (正激式)

            Ps=294/0.8+294=661.5W

      J :    電流密度 ( A) .取400 A/cm2

          Ku: 銅窗占用系數. 取0.2

      AP=(661.5×104)/(2×0.20×60×103×400×0.2)≈3.4453 cm2

秒速时时彩-Home 選用CORE ER42/15  PC40.其參數為:

      AP=4.3262cm4    Ae=194 mm2    Aw=223mm2     Ve=19163mm3      

秒速时时彩-Home       AL=4690±25%     Pt=433W  (100KHz  25℃) 

4、計算Np  Ns.

     (1). 計算匝比 n = Np /Ns     設 Dmax= 0.4

         n = Np / Ns = Vi / Vo = [Vin(min) ×Dmax]/ (Vo+Vf)    

Vf :二极管正向壓降   取1V

                   Vin(min)=180×0.9×√2-20=209 VDC 

                     Vin(max)=260×√2=370VDC

秒速时时彩-Home n=(209*0.4)/(13.8+0.7)=5.766       取5.5

CHECK  Dmax

秒速时时彩-Home     Dmax=n(Vo+Vf)/Vin(min)= 5.5 

秒速时时彩-Home      (13.8+1)/209=0.3868≈0.387

秒速时时彩-Home Dmin=n(Vo+Vf)/Vin(max)= 5.5

秒速时时彩-Home (13.8+1) /370=0.218

秒速时时彩-Home (2). 計算Np

秒速时时彩-Home            Np=Vin(min) ×ton/(ΔB×Ae)    

Ton:MOS管导通时间    ton= Dmax/ fs=0.387/60×103=6.33uS

Np = (209×6.33)/( 0.20×194)=34.1         取34TS

秒速时时彩-Home  (3). 計算Ns

   Ns = Np / n = 34÷5.5=6.18            取整为6 TS

(4). CHECK  Np  (以Ns驗算Np)

   Np = Ns×n = 6×5 .5=33TS            取 Np = 33TS

(5).確定NR

     NR秒速时时彩-Home = Np= 33TS

(6). CHECK ΔB之選擇合理性.

秒速时时彩-Home   ΔB=[Vin(min) ×Dmax×Ts]/ (Np×Ae) 

=(209×6.33)/ (33×194)=0.2067T
5、計算线径:


(1). 求初級線徑dwp

Ip = Pi / VL = Po / (η×Dmax×VIN) =294/(0.80×0.38×209) = 4.63 A

Iprms= Ip×√D =4.63 ×√0.38 = 2.854A

Awp = I/J = 2.854/5 = 0.571mm2

dwp=(4Awp/π)=√(4×0.571/3.14)=0.853mm   

Φ0.9mm orΦ0.55mm×4

  (2). NR繞組線徑dwR.

     NR =33TS             L = N2×AL

     L = 332×4690×0.75 = 3.83mH

     Im = Vin(min) ×ton / L = (209×6.33) / (3.83×103) 0.345A

AWN = 0.345 / 5 = 0.0691mm2

dwN=(4×0.0691/3.14) =0.235mm             取Φ0.28mm

(3). 求繞組Ns之線徑dws

    Isrms=16×√0.35=9.47A             (设计输出电流最大为16A)

Aws= I / J9.47÷5=1.9 mm2

ER42/15  BOBBIN幅寬27.5mm±0.3mm.考虑扣除挡墙約6mm,則有

27.5 - 6=21.5mm之可繞寬度,預留適當空間(1.5mm) W20mm

 dws=(4Aws/π)=√(4×1.9/3.14)= 1.56mm

     选用Φ0.40mm×16
6、计算副边输出储能电感的感量

      Lo=Vo×(1-Dmin)÷(0.2×Io×Fs)

        =13.7×(1-0.218)÷(0.2×20×60×103

         =10.7134÷(240×103

        =45μH

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