单端反激开关电源磁芯尺寸选择.pdf.pdf单端反激开关电源磁芯尺寸选择.pdfpdf,单端反激开关

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详细说明：单端反激开关电源磁芯尺寸选择.pdfpdf,单端反激开关电源磁芯尺寸和类型的选择.pdfRM RM4 RMS RM6 RMIO RMI2 RM14 POT POT1107 POT1408 POT181I POT2213POT3019 POT3622 POT4229 PQ PQ016PQ2625PQ3230 PQ3535PQ4040 EC EC35 EC41 EC70 摘自 Power Transformers oFf-LⅠ NE Switch mode APPLICATION NOTES Converter circuits a function of S M.P.S. output voltage (Vo) and output power(Po) C, Fairchild semiconductor公司-67KHz Output Power EIcore EE core EPC core EER core Ell2.5 EE8 EPCIO EIl6 EE1O EPC13 EI19 eEl EPCI7 EE16 10-20W el22 EEI EPCis 20-30 EIs EE22 EPC25 FER25.5 30-50W EI28 EE25 EPC30 EER28 EI30 50-70w E35 EE30 EEReSL 70-100W E140 EE35 EER35 100-150w EISO EE40 EER40 EER42 150-200W EI60 EE50 EER49 EE60 The core quickselection table For universal input range, fs=67kHz and 12V singleoutput 摘自: Application Note AN4140 Transformer Design Consideration for off-lineFlybackTMConverters using Fairchild Power Switch (FPS) D、单端反激式变压器磁芯的选择公式 wbymcs51. blog. bokee net Ⅴe=5555P/f 式中:Ve为磁的体积:Ve=ALe;单位为:毫米立方为输入功率:单位为:瓦 f—为开关频率;单位为:千赫兹; 本公式假设:Bm=03TLg/e=0.5‰%=气隙长度/磁芯等效长度如果Lg/e=气隙长度/磁芯等效长度=1%时,又如何计算呢?(请考虑) 输出功率、磁芯截面积和开关颚率决定气隙,因为在反激式开关电源中气隙的体积大小决定储能的多少,频率决定能量传输的快慢; 如:E25Ve=2050mm3,Ae=42平方毫米,Le494mm;f=40KHz;n=0.75; Lg=0.005*494=0.247mm--气隙长度 Pin=Ve*H/5555=2050*40/55=14.76W; Pout=ηPin=0.75*14.76=11.07W; 若:f=100KHz则: Pout=1107W*(100/40)=27675W 反激式开关电源设计的思考一字体大小:大|中|小2007-03-0111:00-阅读:4593-评论:3 反激式开关电源设计的思考一王佰营徐丽红对一般变压器而言,原边绕组的电流由两部分组成,一部分是负载电流分量,它的大小与副边负载有关;当副边电流加大时,原边负载电流分量也增加,以抵消副边电流的作用。另部分是励磁电流分量,主要产生主磁通,在空载运行和负载运行时,该励磁分量均不变化。励磁电流分量就如同抽水泵中必须保持有适量的水一样,若抽水泵中无水,它就无法产生真空效应,大气压就无法将水压上来,水泵就无法正常工作;只有给水泵中加适量的水,让水泵排空,才可正常抽水。在整个抽水过程中,水泵中保持的水量又是不变的。这就是,励磁电流在变压器中必须存在,并且在整个工作过程中保持恒定。正激式变压器和上述基本一样,初级绕组的电流也由励磁电流和负载电流两部分组成;在初级绕组有电流的同时,次级绕组也有电流,初级负载电流分量去平衡次级电流,激励电流分量会使磁芯沿磁滯回线移动。而初次级负载安匝数相互抵消,它们不会使磁芯沿磁滞回线来回移动,而励磁电流占初级总电流很小一部分,一般不大于总电流10%,因此不会造成磁芯饱和反激式变换器和以上所述大不相同,反激式变换器工作过程分两步: 第一:开关管导通,母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来第二:开关管关断,有储的磁能通过次级绕组给电容充电,同时给负载供电。可见,反激式变换器开关管导通时,次级绕组均没构成回路,整个变压器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样,此时仅有初级电流,转换器没有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动,实现电能向磁能的转換;这种情况极易使磁芯饱和。磁芯饱和时,很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时,磁感应强度基本不变, dB近似为零,根据电磁感应定律,将不会产生自感电动势去抵消母线电压,初级绕组线圈的电阻很小,这样母线电压将几乎全部加在开关管上,开关管会瞬时损坏由上边分析可知,反激式开关电源的设计,在保证输出功率的前提下,首要解决的是磁芯饱和问题。如何解决磁心饱和问题?磁场能量存于何处?将在下一篇文章:反激式开关电源变压器设计的思考二中讨论反激式开关电源设计的思考二-气隙的作用王佰营徐丽红 wbymcs51. blog. bokeenet “反激式开关电源设计的思考一”文中,分析了反激式变换器的特殊性防止磁芯和的重要性,那么如何防止磁芯的饱和呢?大家知道增加气隙可在相同△B的情况下,△Iw的变化范围扩大许多,为什么气隙有此作用呢? 由全电流定律可知: ∮Hll=I H1=r1 又:B=以0以→H=B(0·x 得:B/(以0·以r)·=lp B=4πX10 N.I/Im 式中1m为磁路长度,一般我们在开关电源中用的铁氧体磁芯的磁路长度比较短,这样B值会很大,容易饱和。如果加上气隙情况家大不相同,带气隙磁芯的磁路有效长度为: l=l+zk常用开关电源磁芯的r为10-200 1)式变为 B=4×10。以x·NI!=4·107·以x··I(l+zk)(2) 现在我们看一个例子: 若选茶为E33,N=100匝,1=0.5A;Hr=150, 1=1mt,1m=76tm; 当无气隙时: Bm=4丌×107×1500×100×0.5/0.076 =1.239T 当有气隙时: B=4·107×1500×100×05/0m6+(1500×000) =0.0597T 由上例可知,同一个磁芯在电流不变的条件下,仅增加Imm气隙,加气隙的磁感强度仅为不加气隙的磁感应强度的48%,看来效果相当明显。加了气隙后,是否会影晌输出功率呢?换句话说,加了气隙变压器还能否储原来那些能量呀?看下下面的例了就知道了: 在“思考”文中已讨论过,当开关管导通时,次级绕组均不构成回路,此时,变压器象是仪有一个初级绕组带磁菘的电感器一样,母线将次级需要的全部能量都存在这个电感器里。如下图1就是一个有气隙的电感器 ↑ Ae 图1表示一个磁芯长为lm,气隙长为lg,截面积为Ae的磁芯,在其上绕N匝线圈, 当输入电压为[时,输入功率为Wi M=∫aU1idt 3) 很若忽略线圈电阻,这个能量必然以磁能Wm的形式存于电感中即:Wm=W=J』U1"it 4) A 图2 图2为磁路的磁化曲线,假设当t=ta时,=1a,磁镜W=ya 忽略线围电阻,那么线围的自感电动势e和相等,根据法拉第电磁感应定律可知 U=e=M中dt=dy 〔5 代5式入4式得 Wm=∫0dy/妣t=∫ dy(6) 6式右边的积分为图2中阴影部分面积A,即就是说: 佖场能量的大小等于磁化曲线b和纵轴所围成的面积大小。图1中,假定磁路各部分的面积相等,磁芯各部分的磁场强度为Hm,气隙部分的磁场强度为Hg,由全电流定律得 NI= gHdl Hm,1m+Hg·1 B/(以o·以r)]·1+[B/0]1(7) 由?式得:1=(B/N·[m/(以0·r)+1g/0](8 代8式入6式得: Wm=J0"B/A·[m!(u0“pr)+1/ Wo] dv(9) 又:=N中=·Ae·B dy=N·Ae·dB (10) 代10式入9式得 Wm=(B/N·[lm/(以0·)+1g/·N·Ae·Db =Ae∫0B1m!(0·以r)·BB+Ae!g/oBAE Ae·im/u0)∫0B(B/以x)dB+ (Ae+Ig/Ho)/oBaBdB 11式右边第一顶是磁芯中的磁场能量,第二项是气隙部分的磁场能量,分别用和Wg表小:那 Wg/W=[(Ae·g/n)JAE] (Ae·lm/μ0)∫B(B/r)dB] (12) 若假定μ是不变的,那么12式变为: Wg/W1=以r·lg/lm (13) 若用上例的参数:1m=76mm,1g=1mm,ur=1500 将它们代入13式得: Ww=1500×176=197 由上面分析可知,母线通过初級绕组将电能转换为磁场能量,储存在芯和气隙两部分中,其中大部分集中在气隙中。如下图想图3 图3中,曲线m表示图1电感器无气隙时的磁化曲线,曲线g表示有气隙时的憾化曲线。图中,面积Am表示储存在磁芯部分的磁场能量;面积Ag表示储存在气隙部分的磁场能量。上面讲了气隙的作用以及磁场能量在变压器中的分布,那么, 根据输出功率如何选用磁芯呢?将在反激式开关电源设计思考三中讨论。反激式开关电源设计的思考二--磁芯的选取字体大小:大|中|小2007-03-0914:11-阅读:4852-评论:2 反激式开关电源设计的思考三(磁芯的选取) 王佰营徐丽红 wbymcs51. blog. bokee net 在DCM状态下选择: Uin一电源输入直流电压 Xinmin一电源输入直流电压最小值 D一占空比 Np-初级绕组匝数 Lp-初级绕组电感量 Ae-磁芯有效面积 lp-初级峰值电流一开关频率 Ton一开关管导通时间 I一初级绕组电流有效值 n一开关电源效率 J一电流密度 Intim时: 假设:Un= Xinmin,D=Dm, P0=n·Pn n·/2·L·Ip2·f 又:Lp*lp=Uin·D/f 即:P0=n·12*(Uin·D/f)·Ip·f =1/2·n·UinD·lp 又:Uin≈e=lp·Ae·(△B/Ton) 即:F0=/2·n·Np·Ae·(△B/Ton)·D·Ip =1/2·n·Np·Ae·△B·(Ton/T)·1on·1 =1/2·n·Np·Ae·△B·Irp·f 又:1=√D/3·1p→Ip=√3/D·I 即:P0=1/2·n·Np·Ae·△B·√3/D·I·f(1) 若: Aw一为骨架的窗口面积; Ap-为初級绕组面积; As-为次级统组面积; A一初级功率绕组每庶的面积; SF一窗囗使用系数; 设:$F=04,且&=As 那么:Ap+As=0.4Aw=2Ap Ap=(04/2)·Aw=0.2Aw 又: p=lp·At 即:Np+Ah=02Aw Ati=0.2Aw/ Np 那么:1=J·At=02Aw·J/Np 代(2)式入(1)式得: P0=12·n·Np·A·△B·√3/D·f·(02Aw·J)/Np 令:1=0.8,D=0.5 P0=1/2×0.8Xv3.45×0.2×Ae*Aw·J*f·△B =[(04×0.2×√3)045]×Ae·AW·△B·J·f Ae·Aw=P0/(ΔB·J·f)×1/0.1959 ∴AE·Aw=5P0/△B·J·f 若: mn f-KHz B—T P0一W 那么:AB·Aw=(5P0/△B·J·f)×106×10×106×103 Ae·sw=(5P0/△B·J·f)×103(mm4)(3 其中:J-A/mm2 f一KHz; △B一T; P0-W; 通过(3)式可方便计算出反激式开关电源在电流断续模式时磁芯的AeAw值,通过查厂商提供的磁芯参数表就可选择合适的磁芯,在选择磁芯时要留一定的余量例如:有一反激式开关电源输出功率为10w,开关频率为 40KHz,△B为0.161,电流密度取45A/mm2磁心选用E系列, 那么由公式(3)可知 AeAw=(5P0/△B·J*f)x103 5X10(0.16×45×40)X103 =1736×103(mm4) 通过查南通华兴磁性材料有限公司EE型磁芯参数知有效器数尺寸 Dimensions(umn) 量型号 Seau Pimer TYPE B D “m B3306303400.136均0218261 2819.569 135 09 0.20 x0nl10.20355-0248021250216 43402 23265 11:5 301 18 28 EE3n2|130360025903 98 460.218303166501 2.4 0f04 64137125042|17532021935|5635

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