铁粉心滤波电感器的设计
(2)方法二:由储能系数推算。
1)计算储能系数,按公式(6):
W=LI2/2=100×32/2=450μJ
2)由W推算出安匝数。变换公式(6′)可得:
NI=[2000W/AL]1/2
试选T9026,该磁心的AL值为70。
NI=[2000×450/70]1/2=113.4,取113。
由安匝数计算N。
N=NI/I=113/3=37.7,取38
计算电感量,
L=N2AL=382×0.07=101.1μH
以下步骤同方法一,不再列出。
上述两种方法,都要进行试选。如果试选不行,视情况找大或小一种的规格试选,直到满足要求为止。
(3)方法三:利用生产单位提供的两种曲线,(见图2,图3),查出所需磁心。
设计依据:电感量为100μH,额定电流为4A,在额定电流时,电感量不低于75μH。
1)计算储能系数。这里计算时,要求电感量为额定电流时的值,即75μH。
计算安匝数及电感量。
N=NI/I=130/4=32.5,取33
L=332×0.093=101.3μH
此电感量为非额定电流时的值。
以后步骤同前。表4列出四种常用规格的铁粉心在几种μo条件下,不同电流时最大电感量。在设计时,通过查对表格,即可确定选用何种磁心(铁粉心的规格)。
表5列出不同额定电流,不同%μo时,不大于某个电感量时,可以选用的磁心规格。
表4四种常用规格的铁粉心不同电流时电感量
%μo | 50% | 60% | 70% | 75% | 80% | 90% |
---|---|---|---|---|---|---|
T13026 | 33.0×19.8×11.1 | AL812A/mm2时NI240 | ||||
NI | 350 | 257 | 191 | 165 | 138 | 86 |
1A | 9.9mH | 5.3mH | 2.95mH | 2.2mH | 1.5mH | 600μH |
3A | 1.1mH | 590μH | 330μH | 245μH | 170μH | 66.6μH |
5A | 400μH | 215μH | 120μH | 88μH | 61.7μH | 24.0μH |
10A | 100μH | 53.5μH | 29.5μH | 22μH | 15.4μH | 6.0μH |
T10626 | 26.9×14.5×11.1 | AL932A/mm2时NI130 | ||||
NI | 274 | 202 | 150 | 130 | 108 | 67 |
1A | 7.0mH | 3.8mH | 2.1mH | 1.6mH | 1.1mH | 410μH |
3A | 775μH | 420μH | 230μH | 175μH | 120μH | 46μH |
5A | 280μH | 150μH | 85μH | 60μH | 43μH | 16.7μH |
10A | 70μH | 37.9μH | 20.9μH | 15.7μH | 10.8μH | 4.2μH |
T9026 | 22.9×14.0×9.53 | AL702A/mm2时NI120 | ||||
NI | 244 | 180 | 133 | 115 | 97 | 60 |
1A | 4.2mH | 2.3mH | 1.2mH | 925μH | 660μH | 250μH |
2A | 1.0mH | 560μH | 310μH | 230μH | 165μH | 63μH |
3A | 460μH | 250μH | 137μH | 102μH | 73μH | 28μH |
5A | 165μH | 90μH | 50μH | 37μH | 26μH | 10μH |
T8026 | 20.2×12.6×6.35 | AL462A/mm2时NI100 | ||||
NI | 217 | 160 | 120 | 102 | 86 | 53 |
1A | 2.2mH | 1.2mH | 660μH | 480μH | 340μH | 130μH |
2A | 540μH | 290μH | 165μH | 120μH | 85μH | 32μH |
3A | 240μH | 130μH | 75μH | 50μH | 40μH | 15μH |
4A | 135μH | 75μH | 40μH | 30μH | 20μH | 8μH |
表5不同额定电流所需电感量选用何种磁心
A | μH | μo50% | μo60% | μo70% | μo75% | μo80% | μo90% |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 100 | T2626 | T3726 | T4426 | T5026 | T5026B | T8026 |
| 200 | T3826 | T5026 | T5026B | T6026 | T6826 | T9026 |
| 300 | T5026 | T5026B | T6826 | —— | T7226 | T10626 |
| 500 | —— | T6826 | T8026 | T7226 | T9826 | T13026 |
2 | 30 | T3726 | T3826 | T5026 | T5026B | —— | T8026 |
| 50 | T3826 | T5026 | T5026B | T6026 | T8026 | T9026 |
| 100 | T5026 | T6026 | —— | T7226 | T8026B | T10626 |
| 200 | —— | T7226 | T9426 | T10626A | T10626 | T15026 |
3 | 40 | T5026B | T6026 | —— | T7226 | T8026B | T10626 |
| 60 | T6026 | —— | T7226 | T8026B | T9026 | T13026 |
| 100 | —— | T7226 | T9026 | T10626A | T10626 | T15726 |
| 200 | T9426 | T10626A | —— | T13026 | T15026 | T18426 |
4 | 20 | T5026 | —— | T6826 | —— | T7226 | T10626A |
| 40 | T6826 | —— | T7226 | T9426 | T10626A | T13126 |
5 | 20 | —— | T6826 | T8026 | T7226 | T9026 | T13026 |
| 40 | T8026 | T8026B | —— | T10626A | T10626 | T15726 |
| 60 | T8026B | T10626A | T10626 | T13026 | T13126 | T17526 |
| 80 | T9026 | T10626 | T13026 | T13126 | T15726 | T18426 |
| 100 | T10626A | T10626 | T13126 | T15026 | T15726 | T20026B |
10 | 4 | T5026B | T6026 | —— | T7226 | T8026B | T10626 |
| 6 | T6026 | —— | T7226 | T9426 | T10626A | T13126 |
| 10 | T8026 | T8026B | —— | T10626A | T10626 | T15726 |
| 15 | T8026B | T10626A | T10626 | T13026 | T13126 | T17526 |
| 20 | T9026 | T10626 | T13026 | T13126 | T15726 | T18426 |
最后,需要指出的是,方法一、二计算出来的安匝数,有时会很大,实际上可能绕不下。因此,还要根据下列公式验算一下。
NI=KSoJ(7)
式中K为窗口利用系数,取0.4。
So为磁心窗口面积,单位为mm2。
J为电流密度,单位为A/mm2。一般可取2~4A/mm2。电流密度大了,可绕较多匝数,但铜耗增大,线圈温升高。
表3右部列有不同电流密度时磁心可绕安匝数作为参考。
6温升核算
(1)计算Bac
Bac=L△I×102/2AeN=
(75×0.75×100)/2×0.395×38=187.4(GS)
(2)计算单位体积功耗和铁损
Pcore=6.94×10-10f1.36B2.03(f:Hz,B:GS)
=6.94×10-10×(100×103)1.36×(187.4)2.03
=179.9mW/cm3
PFe=Pcore×Ve=179.9×2.28=410.2mw
(3)计算铜损
Pcu=(N×l/N)×ρ×I2
I0=3A,使用#19,每cm长0.264mΩ
Pcu=38×3.64×0.264×32=328.6mW
(4)计算温升
△T=|(PFe+Pcu)/SA|0.833=|(410.2+328.6)/
22.4|0.833=18.4℃
此温升不算高,完全可以使用。
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