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正激变换器磁性元件的设计

作者:时间:2011-12-06来源:网络收藏

正激除了变压器外,还有一个电感器,即扼流圈。一般的资料上都是从变压器开始算起的,但本人认为应该从电感器开始算起比较好,这样比较明了,思维可以比较清楚。因为正激起源于BUCK,而BUCK变换器,其功率的心脏是储能电感,因此,正激变换器的功率心脏是扼流圈,而不是变压器,变压器只有负责变电压,并没有其它的功能,功率传输靠得是电感。当然一般书上从变压器算起,也未尝不可,但这样算,思路不是很明确,也不容易让读者理解。下面我演示一下我的算法,希望对读者能有所帮助。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/178296.htm

电感器的

首先,以滤波电感为研究对象,进行研究。在一个周期中,开关管开通的时候,滤波电感两端被加上一个电压,其电流不是突变的,而是线性的上升的,有公式I=V*TON/L,这几项分别表示电感电流的增量,输入电压,开通时间,电感量。而这个电压是变压器副边放出的。在开关管关断的时候,电感器以一个恒定的电压放电,其电流即会线性的下降,同样遵守这个公式,即I=Vo*TOFF/L,一个周期中,放电电流等于充电电流,所以上两式相等,再用1-D代替TOFF,D代替TON,于是从上两式中得到Vo=V*D。画出电感两端的电压电流波形如下图。

  

1.jpg



电感两端电压电流波形

上有电流波形,下为电压波形。所以,我的第一步就是确定这个原边电流的波形。

第一步,确定电感充电电压值。首先,确定开关管开通的时候,加在电感器两端的电压V,这个电压由者自己设定,选定这个电压后,最大占空比D即确定了。

第二步,设定电感电流的脉动值IR,不妨自己把电感电流的曲线图画出来,大概和上面的相似。然后再选定一个脉动电流的值,即上升了的电流或是下降的电流的值。因为输出功率和输出电压是已知的,那么平均电流值IO就是知道的。

第三步,根据上面的条件,确定这个电流的波形。要确定这个波形,要知道其峰值IP吧,上面的条件已经足够求出这个峰值了,有方程式IR/2+(IP-IR)=IO,解出IP=IO+IR/2

2.jpg

第四步,设定电感量。根据原边电流的波形,算出电感量小CASE,L=V*TON/IR。这个公式理解吧,就和上面那个一样的,不要说不理解啊。

第五步,确定此电流的效值IRMS,这一步用来确定线径。注意,确定线径用的是有效值,而不是平均值。这个电流波形的有效值公式是:IRMS=IP*根号下的〈(KRP的平方/3-KRP+1)*D〉+IP*根号下的〈(KRP的平方/3-KRP+1)(1-D)〉。这个公式推导需要积分比较繁难,我就不讲了,大家记着用就可以了。算出了电流值后,就可以确定线径了,要使有效值电流密度到四安每平方毫米到十安每平方毫米之间,这一点很重要,大家要切记啊。

以上几步,就完成了电感器的设计,并且以上几步,确定了一些重要的参数,这些参数将是下一步变压器设计的基础。

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