磁芯參數(shù)對照表--詳細(xì)計算2

1、順順向向式式變變壓壓器器設(shè)設(shè)計計原原理理(Forward(Forward TransformerTransformer DesignDesign Theory)Theory)*概概 述述*工工 作作 原原 理理*設(shè)設(shè) 計計 方方 法法*設(shè)設(shè) 計計 實(shí)實(shí) 例例*小小 結(jié)結(jié)順順向向式式變變壓壓器器設(shè)設(shè)計計原原理理(Forward(Forward TransformerTransformer DesignDesign Theory)Theory)Forward Transformer Design Principle 1 / 10Lisc Oct. 順向式變壓器設(shè)計原理(Forward Transf

2、ormer Design Theory)第第一一節(jié)節(jié). . 概概述述. . 順向式(Forward)轉(zhuǎn)換器又稱單端正激式或buck式轉(zhuǎn)換器.因其在原邊繞組接通電源VIN的同時繞組把能量傳遞到輸出端故而得名. Forward變換器中的變壓器是一個純粹的隔離變壓器. 因此,在副邊輸出端須附加儲能電感器L,用以儲存及傳送能量. Forward變壓器之轉(zhuǎn)換功率通常在50500W之間.其優(yōu)點(diǎn)有: 1. 正激式變壓器通常使用無氣隙的CORE,電感值L較高,原副邊繞組之峰值電流較小( =LI).因而銅損較小. 2. 開關(guān)管Tr的峰值電流較低.開關(guān)損耗小. 3. 適用于低壓.大電流.功率較大的場合.第第二二節(jié)

3、節(jié). . 工工作作原原理理 正激變換器的主回路如圖 1. 當(dāng)開關(guān)管Tr導(dǎo)通時原邊繞組Np有電流Ip流過.,因副邊繞組Ns與Np有相同的同銘端.故副邊繞組通過D2把能量傳遞到輸出端.當(dāng)Tr關(guān)斷時續(xù)流二極管D3導(dǎo)通釋放電感L中的能量給負(fù)載.在Tr ton時,變壓器原邊電流Ip=Im+Iload.其中磁化電流Im是無法傳送到副邊的能量. 在Tr toff期間此磁能無法被泄放,磁化能量將引起較高的反壓加在Tr之C . E極間而損壞Tr.另一方面磁化能量的存在將使變壓器CORE趨于飽和, 產(chǎn)生很大的集電極電流Ic, 使Tr損壞.為解決上述問題,通常在變壓器中設(shè)置一消磁繞組NR, 將磁化能量反饋到電源輸入

4、端. 當(dāng)Tr ton時,儲能電感L內(nèi)的電流將直線增加,如下式所示: diL / dt=Vs-Vo / L 而Tr集電極電流Ic=Ip可用下式表示: Ic = Ip= Iload+Im = IL / n+(TS* Dmax*VIN) / L 式中 n: 初級與次級之匝數(shù)比(Np/Ns) IL: 輸出電感電流,即輸出負(fù)載電流.(A) Im: 磁化電流.(A) Ts: 工作周期. Ts=1/fs (s) Dmax: 最大導(dǎo)通占空比 (Dmax = ton/Ts) L: 輸出電感器之電感值 (uH)Forward Transformer Design Principle 1 / 10Lisc Oct.

5、 VIN: 輸入直流電壓 (V)Forward Transformer Design Principle 1 / 10Lisc Oct. 順向式變壓器設(shè)計原理(Forward Transformer Design Theory) 順向式(Forward)轉(zhuǎn)換器又稱單端正激式或buck式轉(zhuǎn)換器.因其在原邊繞組接通電源VIN的同時繞組把能量傳遞到輸出端故而得名. Forward變換器中的變壓器是一個純粹的隔離變壓器. 因此,在副 1. 正激式變壓器通常使用無氣隙的CORE,電感值L較高,原副邊繞組之峰值電流較小( =LI).因 當(dāng)開關(guān)管Tr導(dǎo)通時原邊繞組Np有電流Ip流過.,因副邊繞組Ns與Np有

6、相同的同銘端.故副邊繞組通過D2把能量傳遞到輸出端.當(dāng)Tr關(guān)斷時續(xù)流二極管D3導(dǎo)通釋放電感L中的能量給負(fù)載.在Tr ton時,變壓器原邊電流Ip=Im+Iload.其中磁化電流Im是無法傳送到副邊的能量. 在Tr toff期間此磁能無法被泄放,磁化能量將引起較高的反壓加在Tr之C . E極間而損壞Tr.另一方面磁化能量的存在將使變壓器CORE趨于飽和, 產(chǎn)生很大的集電極電流Ic, 使Tr損壞.為解決上述問題,通常在變壓器中設(shè)置一消磁繞組NR, 將Forward Transformer Design Principle 1 / 10Lisc Oct. 6b46cb979e50e0f50456be

7、98f05306cc.xls 2 / 10Lisc Oct. 變壓器磁化電流可由下式求得: Im = VIN*ton / Lm = VIN*TS*Dmax / Lm 因?yàn)?Vout = Dmax*VIN / n ( U=e=N*d/dt= N*Ae dB / dt=d/dt=Ldi/dt) 而 VIN = n*Vout / Dmax 所以 Im = 0t VIN*dt / L = n*TS*Vout / Lm 則Ic之關(guān)系式可改寫為: Ic= Ip = IL / n+n*Ts*Vout / Lm 若忽略磁化電流部分,原邊峰值電流Ic為: Ic = Ip = IL / n = 2Pout / (

8、*VIN*Dmax) 式中 IL=Io :負(fù)截電流 (A) ; Pout: 輸出功率 Pout=Vo*Io (W) 設(shè)= 80%. Dmax=0.4. 則 Ic = 6.2Pout / VIN 當(dāng)Tr導(dǎo)通時間結(jié)束時,副邊峰值電流 Is 為: Is = IL+ton*(Vs-Vo+Vf) / 2L Vf: 二極管正向壓降. 在能量轉(zhuǎn)換過程中,次級電流對磁芯起去磁作用,初級電流僅有很小一部分用來磁化磁芯.依據(jù)變壓器原理,次級在初級有反射電流Is. Is = Ns*Is / Np = Is / n 則 Np* Is= -Ns*Is 如果激磁電感Lm為常數(shù),激磁電流Im線性增長,并等于原邊電流與反射電

9、流之差: Im = VIN*ton / Lm = Ip-Is = (Ip-Is*Ns) / Np 磁化電流在導(dǎo)通時間結(jié)束時達(dá)到最大,當(dāng)Tr toff時,副邊感應(yīng)電勢反向,二級體D2截止.Is=0, ton期間存儲在磁場中的激磁能量ER=(LI2m / 2)在toff時應(yīng)有釋放通路,且須保持與儲能時間相同.因?yàn)楫?dāng)正.負(fù)伏秒值相同時Im方才等于零,如此,復(fù)位時間tr為 tr VIN*ton / ER NR*ton / Np式中NR為消磁繞組圈數(shù). 因?yàn)?NR=Np. 則 trton, 所以Dmax需低于50% 第第三三節(jié)節(jié). . ForwardForward 變變壓壓器器設(shè)設(shè)計計方方法法. . 一

10、. Forward Transfotmer 設(shè)計時之考慮因素: 1. 鐵鐵芯芯飽飽和和問問題題.選用飽和磁通密度Bs盡量高,剩余磁通Br盡量低的CORE,使其能承受大的磁場也就是大的電流,實(shí)現(xiàn)小體積大功率. 2. 電電壓壓的的準(zhǔn)準(zhǔn)位位性性.在多路輸出變壓器中,各繞組的伏特秒盡量保證一致,各繞組之電流密度應(yīng)保持6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 2 / 10Lisc Oct.一致,使損耗有相同值.6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 2 / 10Lisc Oct. 因?yàn)?Vout = Dmax*VIN / n ( U=e=

11、N*d/dt= N*Ae dB / dt=d/dt=Ldi/dt) 在能量轉(zhuǎn)換過程中,次級電流對磁芯起去磁作用,初級電流僅有很小一部分用來磁化磁芯.依據(jù)變 如果激磁電感Lm為常數(shù),激磁電流Im線性增長,并等于原邊電流與反射電流之差: 磁化電流在導(dǎo)通時間結(jié)束時達(dá)到最大,當(dāng)Tr toff時,副邊感應(yīng)電勢反向,二級體D2截止.Is=0, ton期間存儲在磁場中的激磁能量ER=(LI2m / 2)在toff時應(yīng)有釋放通路,且須保持與儲能時間相同.因?yàn)楫?dāng)正.負(fù)伏秒 1. 鐵鐵芯芯飽飽和和問問題題.選用飽和磁通密度Bs盡量高,剩余磁通Br盡量低的CORE,使其能承受大的磁場 2. 電電壓壓的的準(zhǔn)準(zhǔn)位位性性

12、.在多路輸出變壓器中,各繞組的伏特秒盡量保證一致,各繞組之電流密度應(yīng)保持6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 2 / 10Lisc Oct.6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 3 / 10Lisc Oct. 3. 傳傳輸輸功功率率.應(yīng)考量在額定輸出功率下應(yīng)留有一定余量,通常功率余量不應(yīng)小于10%. 4. 電電流流容容量量.有足夠的電流容量,以減小耗損. 5. 工工作作頻頻率率.將決定CORE的B和導(dǎo)線直徑. 6. 磁磁化化電電流流ImIm .應(yīng)使磁化電流盡可能低,激磁電感盡量大.所以需用高磁導(dǎo)率的CORE. 7. 損損耗

13、耗P P . (P=Pfe+Pcu) a. 銅損Pcu包括低頻損耗和高頻損耗,低頻損耗很容易計算,也比較容易解決,通過增大導(dǎo)體截面積減小RDC即可降低損耗.線圈的高頻損耗因涉及渦流損耗.趨膚效應(yīng),鄰近效應(yīng)等問題很難精確確定. Pcu=I2rms*RHF (RHF: 高頻時導(dǎo)體的有效阻抗) 從上式可見有效電流Irms正比于Pcu,而Irms=IppD.即Pcu正比于D,反比于VIN .在VIN最低時Pcu最大. b. 鐵損PFe 又包括磁滯損和渦流損.磁滯損正比于頻率和磁感應(yīng)擺幅B.渦流損與每匝伏特數(shù)和占空度D有關(guān),而與頻率無關(guān).VIN=Np d / dt 即 VIN/Np=d/dt .可見渦流

14、損耗與磁通變化率成正比. 8. 溫溫升升. 變壓器損耗使得線圈與磁芯溫度升高,溫升又使損耗盡一步增加,.如此惡性循環(huán)將導(dǎo)致變壓器損壞.因此,設(shè)計時必須限制溫升在一個可接受的範(fàn)圍.變壓器溫升循環(huán)圖如圖 2. 溫升對CORE之功率損失特性圖參照各廠商之DATA BOOK. 9. 漏漏電電感感.在實(shí)際變壓器中.因磁通的不完全耦合而產(chǎn)生漏磁通.轉(zhuǎn)換成漏電感形式存在變壓器中,漏電感Lk之關(guān)係式 LK= uo*ur*A*N2 /*10-2 上式中: LK:漏電感 :銅窗之排線寬度(cm) A: 兩繞組間之剖面積(cm) ur=1相對磁導(dǎo)率. uo= 4*10-7 N: 匝數(shù) 因漏感是一個限制電流Ip通過的

15、阻抗.所以它將影響變壓器的電壓準(zhǔn)位特性.同時漏電感所存能量在Tr off時將釋放,產(chǎn)生尖峰電壓,造成元件損壞和電磁干擾,采用吸收電路後將使效率降低,因此在設(shè)計變壓器時,應(yīng)於CORE選擇.繞組結(jié)構(gòu),工藝工法上設(shè)法減小漏感. 10. 分分布布電電容容.或稱雜散電容.分布電容的存在在電源轉(zhuǎn)換過程中,會傳輸繞組間的共模雜訊,增加原副邊的漏電流.在通信變壓器中,雜散電容影響信號的頻率響應(yīng).高頻變壓器中的雜散電容包括a. CW to CORE. b. CW to W. c. CLaye to Laye d. C匝間等. 因降低雜散電容與減小漏感相互矛盾.故設(shè)計時須根據(jù)用途權(quán)衡利弊做取舍.6b46cb979

16、e50e0f50456be98f05306cc.xls 3 / 10Lisc Oct. 3. 傳傳輸輸功功率率.應(yīng)考量在額定輸出功率下應(yīng)留有一定余量,通常功率余量不應(yīng)小于10%. 6. 磁磁化化電電流流ImIm .應(yīng)使磁化電流盡可能低,激磁電感盡量大.所以需用高磁導(dǎo)率的CORE. a. 銅損Pcu包括低頻損耗和高頻損耗,低頻損耗很容易計算,也比較容易解決,通過增大導(dǎo)體截面積減小RDC即可降低損耗.線圈的高頻損耗因涉及渦流損耗.趨膚效應(yīng),鄰近效應(yīng)等問題很難精確確定. 從上式可見有效電流Irms正比于Pcu,而Irms=IppD.即Pcu正比于D,反比于VIN .在VIN最低時Pcu最大. b.

17、鐵損PFe 又包括磁滯損和渦流損.磁滯損正比于頻率和磁感應(yīng)擺幅B.渦流損與每匝伏特數(shù)和占空度D有關(guān),而與頻率無關(guān).VIN=Np d / dt 即 VIN/Np=d/dt .可見渦流損耗與磁通變化率成正比. 8. 溫溫升升. 變壓器損耗使得線圈與磁芯溫度升高,溫升又使損耗盡一步增加,.如此惡性循環(huán)將導(dǎo)致變壓器損壞.因此,設(shè)計時必須限制溫升在一個可接受的範(fàn)圍.變壓器溫升循環(huán)圖如圖 2. 9. 漏漏電電感感.在實(shí)際變壓器中.因磁通的不完全耦合而產(chǎn)生漏磁通.轉(zhuǎn)換成漏電感形式存在變壓器中, 因漏感是一個限制電流Ip通過的阻抗.所以它將影響變壓器的電壓準(zhǔn)位特性.同時漏電感所存能量在Tr off時將釋放,產(chǎn)

18、生尖峰電壓,造成元件損壞和電磁干擾,采用吸收電路後將使效率降低,因此在設(shè)計 10. 分分布布電電容容.或稱雜散電容.分布電容的存在在電源轉(zhuǎn)換過程中,會傳輸繞組間的共模雜訊,增加原副邊的漏電流.在通信變壓器中,雜散電容影響信號的頻率響應(yīng).高頻變壓器中的雜散電容包括6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 4 / 10Lisc Oct.溫度升高T=23.5P/AP or t=Rth*PBmax下降Bm =Bs - Br下降=B/HLm下降Lm=KN2Im上升Im=(VIN*ton)/LmIp上升Ip=Im+ILoadB上升,鐵損上升I2R增大,Pcu上升B=H=*(

19、0.4NI)/Le特性評估P=Pcu+Pfe至CORE達(dá)溫升太高而飽和圖 2. 變壓器溫升循環(huán)圖6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 4 / 10Lisc Oct.6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 4 / 10Lisc Oct.6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 4 / 10Lisc Oct.6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 5 / 10Lisc Oct. 二. 變壓器設(shè)計流程:決定CORE材質(zhì)高Bs, 低損耗, 低成本決定CORE規(guī)格AP

20、= PS * 104 / (2B f J Ku)設(shè)計圈數(shù)比n = VIN Dmax / (Vo +Vf)初次級圈數(shù)設(shè)計Np = VIN ton / (B Ae) ; Ns = Np / n計算線徑dw = (4Aw/)溫升計算t = 23.5P / AP決定繞線結(jié)構(gòu)綜合考慮LK, C分布, 易制性.特性評估效率,頻寬,電壓準(zhǔn)位.EMI.第第四四節(jié)節(jié). . ForwardForward TransformerTransformer設(shè)設(shè)計計實(shí)實(shí)例例. . 一. 設(shè)計步驟:step0 SPEC: VIN fs Vo Io D t Po限制.step1 選擇core材質(zhì).決定B. step2 計算co

21、re之AP值,確定core型號規(guī)格. step3 計算Np Ns.step4 計算線徑dw, 估算銅窗占有率.step5 估算損耗. 溫升. step6 結(jié)構(gòu)設(shè)計.step7 樣品制作.6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 5 / 10Lisc Oct.step8 性能評估(DQ)6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 5 / 10Lisc Oct.6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 5 / 10Lisc Oct.6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls

22、6 / 10Lisc Oct. 三 .設(shè)計舉例: Step0Step0 取取得得相相關(guān)關(guān)規(guī)規(guī)格格(SPEC)(SPEC) 例: 155W PC Power MAIN XFMR. SPEC: INPUT: AC 180265V 50HZ OUTPUT: DC +5V-15A100WMAXTOALT155W +3.3V-12A +12V-4.2A 68%, fs: 100KHZ; 電路接線圖如圖 3. 風(fēng)冷散熱.Step1Step1 選選擇擇corecore材材質(zhì)質(zhì). .決決定定B.B. 功率變壓器所用功率鐵芯應(yīng)選擇高i.低損. 高Bs材料.目前因軟磁鐵氧體具備以上要求而被得以 廣泛應(yīng)用.在此選用

23、TDK之 PC40 材質(zhì).其相關(guān)參數(shù): Pcv: 410 kw/m3 100KHZ 正弦波i : 230025% Bs : 390mT Br : 55mT 100 因Forward電路之磁芯為單向磁化,要使core不飽和,磁芯中磁通密度最大變化量為:BBs-Br.故PC40材之B=390-55=335mT.但實(shí)際應(yīng)用中由於有高溫效應(yīng),瞬變情況等引起B(yǎng)s, Br的變化,使B動態(tài)範(fàn)圍變小而出現(xiàn)飽和,因此,設(shè)計時必須留一些安全空間,通常選擇75%(Bs-Br),用以限制飽和,此方法可使Pfe略小於Pcu. B選得過小會使匝數(shù)增加,Pcu增大,產(chǎn)品體積變大,但B選得過高,則Pfe將增加.且易飽 和.P

24、C40材最高可取B=300MT. 此時Pfe稍高,可調(diào)節(jié)電路導(dǎo)通比ton/Ts (D)來解決鐵損問題. 本例選擇75%Bm: B=(390-55)*0.75251mT0.25T.Step2Step2 確確定定corecore APAP值值. .決決定定corecore規(guī)規(guī)格格型型號號. . AP=AW*Ae=(Ps*104)/(2B*fs*J*Ku)式中 AW: core之銅窗面積. ( cm2) Ae: core有效截面積 . ( cm2) Ps : 變壓器傳遞視在功率 ( W ) Ps=Po/+Po (正激式) B: 磁感應(yīng)增量 ( T ) fs : 變壓器工作頻率 ( HZ ) J :

25、電流密度 ( A ) .根據(jù)散熱方式不同可取300600 A/cm2 Ku: 銅窗占用系數(shù). 取0.2.6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 6 / 10Lisc Oct. 功率變壓器所用功率鐵芯應(yīng)選擇高i.低損. 高Bs材料.目前因軟磁鐵氧體具備以上要求而被得以 因Forward電路之磁芯為單向磁化,要使core不飽和,磁芯中磁通密度最大變化量為:BBs-Br.故PC40材之B=390-55=335mT.但實(shí)際應(yīng)用中由於有高溫效應(yīng),瞬變情況等引起B(yǎng)s, Br的變化,使B動態(tài)範(fàn)圍變小而出現(xiàn)飽和,因此,設(shè)計時必須留一些安全空間,通常選擇75%(Bs-Br),用

26、以限制飽和,此方法可使Pfe略小於Pcu. B選得過小會使匝數(shù)增加,Pcu增大,產(chǎn)品體積變大,但B選得過高,則Pfe將增加.且易飽6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 7 / 10Lisc Oct. 本例選擇: B=0.25T fs=100*103 HZ J=400A/cm2 AP=(1550.68+155)*104/(2*0.25*100*103*400*0.2)=0.96cm4 上式中之銅窗占有系數(shù)Ku是以0.4AW可用,且原副邊繞組各占用50%而定的.若副邊繞組數(shù)過多或 占用率超過可用空間的一半時,可適當(dāng)調(diào)大AP值選擇CORE規(guī)格. 查閱TDK DAT

27、A BOOK.選用CORE ERL28 PC40其參數(shù)為: AP=1.20 cm4 Ae=81.4 mm2 Aw=148mm2 Ve=6143mm3 AL=252025% Pt=228W Step3Step3 計計算算NpNp Ns.Ns. (1). 計算匝比 n = Np / Ns 設(shè) Dmax = 0.35 n = Np / Ns = Vi / Vo = Vin(min)*Dmax / (Vo+Vf)式中VIN(min)=180*0.9*2-20=209 VDC Vf :二極管正向壓降 n=(209*0.35)/(5+1)=12.19 12CHECK Dmax Dmax=n(Vo+Vf)/

28、Vin(min)=12(5+1)/209=0.3440.34 (2). 計算Np Np=Vin(min)*ton/(B*Ae) = 209*0.34*(1/100*103) /( 0.25*81.4)=34.9 35TS ton=Dmax* Ts (us) Ae：有效截面積 (mm2) Ts=1 / fs (us) (3). 計算Ns5v Ns = Np / n = 3512 = 2.92 取整為TS (4). CHECK Np （以Ns驗(yàn)算Np) Np = Ns*n = 3*12 = 36TS 取 Np = 36TS 從電路原理圖可知,本例之3.3V與5V使用同一副邊繞組. +3.3V另加磁

29、放大器調(diào)整故不再計 算Ns3.3. (5).計算Ns12V Ns12V=(Vo+Vf)*Np*Ts/Vin(min)*ton=(12+1)*36*10/209*3.4=6.59 7TS (6).確定NR NR = Np = 36TS6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 7 / 10Lisc Oct. 上式中之銅窗占有系數(shù)Ku是以0.4AW可用,且原副邊繞組各占用50%而定的.若副邊繞組數(shù)過多或 AP=1.20 cm4 Ae=81.4 mm2 Aw=148mm2 Ve=6143mm3 AL=252025% Pt=228W Np=Vin(min)*ton/(B*

30、Ae) = 209*0.34*(1/100*103) /( 0.25*81.4)=34.9 35TS 從電路原理圖可知,本例之3.3V與5V使用同一副邊繞組. +3.3V另加磁放大器調(diào)整故不再計 Ns12V=(Vo+Vf)*Np*Ts/Vin(min)*ton=(12+1)*36*10/209*3.4=6.59 7TS6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 8 / 10Lisc Oct. 通過本步序Np Ns已全部確定須再CHECK B之選擇合理性.Np=36TS NR=36TS Ns5=3TS Ns12=7TSB=Vin(min)*Dmax*Ts / (Np

31、*Ae) = (209*304*10)/36*81.4=0.24TB+BrBs 0.24 + 0.055 = 0.295 0.39 OKStep4Step4 計計算算線線徑徑dwdw (1). 求初級線徑dwp Ip = Pi / VL = Po / (*Dmax*VIN) =155/(0.68*0.34*209) = 3.21A Iprms= Ip*D = 3.21*0.34 = 1.87A Awp = I/J = 1.87/5 = 0.374mm2 dwp=(4Awp/)(4*0.374/3.14)= 0.69mm 0.7mm or0.45*2 (2). 求NR繞組線徑dwR. NR =

32、36TS L = N2*AL L = 362*2520*0.75 = 2.4mH Im = VIN*ton / L = (209*3.4) / (2.4*103) 0.3A AWN = 0.3 / 5 = 0.06mm2 dwN=(4*0.06/3.14) = 0.276mm 0.28mm (3). 求繞組Ns5之線徑dws5 Aws5 = I / J 因+3.3V 與5V為同一繞組, 功率限制為100W.故可近似求得Io=100/5=20A Isrms=20*0.34=11.7A Aws5= 11.7 / 5 = 2.34mm2 此導(dǎo)體截面積較大,不適合圓銅線繞制,采用銅片.查ERL28 B

33、OBBIN幅寬22.3mm0.3mm.考量 扣除擋牆約4mm,則有22 - 4=18mm之可繞寬度,預(yù)留適當(dāng)空間(1mm) 則: 2.34mm2 17mm = 0.14mm 選擇：6mils*17mm之copper foil. (4). 求繞組Ns12之線徑dws12 Irms = Io*Dmax = 4.2*0.34 = 2.45A Aws12 = 2.45 5 = 0.49mm2 dws12 = (4*0.49 / 3.14) = 0.79mm 0.80mm 6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 8 / 10Lisc Oct. 此導(dǎo)體截面積較大,不適合圓

34、銅線繞制,采用銅片.查ERL28 BOBBIN幅寬22.3mm0.3mm.考量6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 9 / 10Lisc Oct. 考量fs100KHZ . 頻率較高.估算趨膚效應(yīng)時之電流穿透深度 66.1/f=66.1100000=0.209mm 此為20之穿透深度100約為0.25mm 則可調(diào)整dws12 = 4*0.4mm.Step5Step5 估估算算溫溫升升, ,損損耗耗. . (1). 銅損Pcu Pcu=I2R Pcu = 2I2prms*Np*lp*X式中. Iprms 原邊有效電流(A) Np 初級匝數(shù) lp 線圈平均匝長(

35、cm) ERL28 之lp=4.88 X 100時之銅阻/cm上式是以2倍原邊銅損為估算基準(zhǔn),求得之Pcu Pcu = 2*1.412*36*4.88*0.00066 = 0.46W (2). 鐵芯損耗Pfe Pfe=PV*Pe PV:單位體積損耗W/cm3 Ve: core體積cm3 PV可從供應(yīng)商之DATA BOOK查得,查TDK DATA BOOK可知當(dāng)B=0.24T fs=100KHZ 時PV0.41W/cm, 則 Pfe = Pv *Ve = 0.41*6.143 = 2.52 W (3). PPcu+Pfe = 0.46+2.52 = 2.98W (4). 溫升t t=23.5P/

36、AP = 23.5*3.12 / 1.2 = 64 估算結(jié)果,溫升較高,須降低溫升,可重新選擇B,調(diào)整Np. Ns.Step6Step6 結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計方方法法一一NR#12.0 / 4.0120.2836TS1L NP#22.0 / 4.0450.736TS1LSHI#30 / 4.0S12mils*171TS3LNS5#40 / 4.067.86mils*173TS1LNS12#52.0 / 4.01094*0.44TS3L6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 9 / 10Lisc Oct.6b46cb979e50e0f50456be98f05306c

37、c.xls 9 / 10Lisc Oct. PV可從供應(yīng)商之DATA BOOK查得,查TDK DATA BOOK可知當(dāng)B=0.24T fs=100KHZ 6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 9 / 10Lisc Oct.6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 10 / 10Lisc Oct.方方法法二二NR#12.0/4.0120.2836TS1L NP#22.0/4.0450.436TS1LSHI#30/4.0S12mils*171TS3LNS5#40/4.067.86mils*173TS1LN12#52.0/4.010

38、90.4*44TS3LSHI#60/4.0S12mils*172mils*181LNP#72.0/4.0450.4536TS3L第第五五節(jié)節(jié). . 小小結(jié)結(jié). .1 作為一個合格的變壓器設(shè)計者,應(yīng)具備理論與實(shí)踐相融匯之實(shí)作能力.2 B之取值對CORE之體積,耗損,工作穩(wěn)定性都有直接影響3 導(dǎo)線之電流密度取值大小受CORE Ap值限制,決定於散熱方式,同一變壓器中電流密度盡量取同一值,在空間允許之狀況下,可盡量調(diào)小電流密度取值.4 CORE之面積乘積Ap由功率容量導(dǎo)出,但實(shí)際選取CORE時,不僅是單單考慮CORE之傳遞功率,其規(guī)格還必須兼顧:有足夠的繞線空間,外圍呎寸限制,可配合BOBBIN之引

39、腳數(shù)量,呎寸,形狀等.5 實(shí)際設(shè)計之變壓器效率通常不應(yīng)低於90%,必須大於轉(zhuǎn)換器總效率,溫升應(yīng)盡可能低6 最優(yōu)化之設(shè)計應(yīng)符合,最小的體積,最低的溫升與成本6b46cb979e50e0f50456be98f05306cc.xls 10 / 10Lisc Oct.導(dǎo)線之電流密度取值大小受CORE Ap值限制,決定於散熱方式,同一變壓器中電流密度盡量CORE之面積乘積Ap由功率容量導(dǎo)出,但實(shí)際選取CORE時,不僅是單單考慮CORE之傳遞功率,其規(guī)格還必須兼顧:有足夠的繞線空間,外圍呎寸限制,可配合BOBBIN之引腳數(shù)量,呎寸,實(shí)際設(shè)計之變壓器效率通常不應(yīng)低於90%,必須大於轉(zhuǎn)換器總效率,溫升應(yīng)盡可能

40、低CORECORE參參數(shù)數(shù)對對照照表表TYPETYPEMATERIALDimensions (mm)ApAp AeAe AwAw A AL LLeLe VeVe WtWt P PCLCL 100kHz100kHz 200mT200mTPtPt (100kHz)(100kHz)可可配配合合BOBBINBOBBINA * B * C( ( cmcm4 4 ) ) ( ( mmmm2 2 ) )( ( mmmm2 2 ) )( ( nH/NnH/N2 2 ) ) ( ( mmmm ) ) ( ( mmmm3 3 ) ) ( ( g g ) ) 100100 (W)(W)( ( WattsWatts

41、) )幅幅寬寬PINPINTYPE ECCOREEC353C8535.3*17.3*9.51.374184.30163.002100.0077.406530.0038.0021.58EC413C8541.6*19.5*11.62.5894121.00214.002700.0089.3010800.0060.0024.58EC523C8552.2*24.2*13.45.5980180.00311.003600.00105.0018800.00112.0028.312EC703C8571.7*34.5*16.417.8281279.00639.003900.00144.0040100.00254.

42、0041.412/34TYPE EE COREEE05PC405.25*2.65*1.950.00132.635.00285.0012.6033.100.160.021.12.76-8EE6.3PC406.1*2.85*7.950.00153.314.46405.0012.2040.400.240.022.76EE8PC408.3*4.0*3.60.00917.0013.05590.0019.47139.000.700.061.94.786EE10/11PC4010.2*5.5*4.750.028712.1023.70850.0026.60302.001.500.166.68EE13PC401

43、3.0*6.0*6.150.057017.1033.351130.0030.20517.002.700.2357.410EE16PC4016*7.2*4.80.076519.2039.851140.0035.00672.003.300.318.56-10EE19PC4019.1*7.95*5.00.124323.0054.041250.0039.40900.004.800.4296-8EE19/16PC4019.29*8.1*4.750.119122.4053.151350.0039.10882.004.800.4196-8EE20/20/5PC4020.15*10*5.10.157231.0

44、050.701460.0043.001340.007.500.51EE22PC4022*9.35*5.750.241041.0058.792180.0039.401610.008.800.618.458EE2329SPC4023*14.7*60.436835.80122.001250.0064.902320.0012.001.16EE25/19PC4025.4*9.46*6.290.312840.0078.202000.0048.701940.009.100.9EE25.4PC4025.4*9.66*6.350.317340.3078.732000.0048.701963.0010.000.9

45、EE2825PC4028*12.75*10.60.852586.9098.103300.0057.705010.0026.002.519.610EE30PC4030*13.15*10.70.7995109.0073.354690.0057.706310.0032.002.913.710-12EE30/30/7PC4030.1*15*7.050.745559.70124.872100.0066.904000.0022.001.51EE3528PC4034.6*14.3*9.31.339884.80158.002600.0069.705910.0029.002.9615.712EE40PC4040

46、*17*10.72.2000127.00173.234150.0077.009810.0050.004.217.312EE4133PC4041.5*17*12.72.8260157.00180.004200.0079.0012470.0064.006.25EE42/21/15PC4042*21.2*154.9484178.00278.003800.0097.9019510.0088.008.8EE42/21/20PC4042*21.2*206.4625235.00275.005000.0097.8023000.00116.0011.6EE47/39PC4047.12*19.63*15.624.

47、7529242.00196.406660.0090.6021930.00108.009.7EE50PC4050*21.3*14.65.7343226.00253.736110.0095.8021600.00116.009.421.312EE55/55/21PC4055.15*27.5*20.713.6764354.00386.347100.00123.0043700.00234.0011.0(150MT)EE57/47PC4056.57*23.6*18.89.7132344.00282.368530.00102.0035100.00190.008.5EE60PC4060*22.3*15.69.

48、8558247.00399.025670.00110.0027100.00135.0012.523.812EE50.3PC4050.3*25.6*6.11.8447120.85152.642900.00104.9012676.0068.005.8328.2512EE62.3/62/6PC4062.3*31*6.13.0330153.01198.223100.00125.7419240.00102.008.8533.8512EE65/32/27PC4065.15*32.5*2730.7625535.00575.008000.00147.0078700.00399.005.9(100MT)TYPE

49、 EF CORECORECORE參參數(shù)數(shù)對對照照表表TYPETYPEMATERIALDimensions (mm)ApAp AeAe AwAw A AL LLeLe VeVe WtWt P PCLCL 100kHz100kHz 200mT200mTPtPt (100kHz)(100kHz)可可配配合合BOBBINBOBBINA * B * C( ( cmcm4 4 ) ) ( ( mmmm2 2 ) )( ( mmmm2 2 ) )( ( nH/NnH/N2 2 ) ) ( ( mmmm ) ) ( ( mmmm3 3 ) ) ( ( g g ) ) 100100 (W)(W)( ( Watt

50、sWatts ) )幅幅寬寬PINPINEF12.6PC4012.7*6.4*3.60.031113.0023.90810.0029.60385.002.000.173.510EF16PC4016.1*8.05*4.50.080020.1039.821100.0037.60754.003.900.32EF20PC4020*9.9*5.650.140733.5042.001570.0044.901500.007.400.69EF25PC4025.05*12.55*7.20.237651.8045.872000.0057.802990.0015.001.4EF32PC4032.1*16.1*9.1

51、50.651583.2078.302590.0074.306180.0032.002.9TYPE EFD COREEFD103F310.5*5.2*2.70.00847.2011.60500.0023.70171.000.450.0268EFD123F312.5*6.2*3.50.018711.4016.38700.0028.50325.000.900.047.68EFD153F315*7.5*4.650.047015.0031.35780.0034.00510.001.400.068.88EFD203C8520*10*6.650.155031.0050.001300.0047.001460.

52、003.500.2713.58EFD253C9025*12.5*9.10.393858.0067.892200.0057.003300.008.000.3816.410EFD303C9030*15*9.10.602869.0087.362100.0068.004700.0012.000.5420.112TYPE EI COREEI12.5PC4012.4*7.4*4.850.023514.4016.321200.0021.30308.001.900.123.510EI16PC4016.0*12.2*4.80.083919.8042.371100.0034.60670.003.300.318.5

53、6-10EI19PC4020*13.55*5.00.130524.0054.361400.0039.60950.005.100.429.056-8EI22PC4022.0*14.55*5.750.160642.0038.242400.0039.301630.009.800.68.451月8日EI25PC4025.3*15.55*6.750.316541.0077.192140.0047.001927.009.800.799.88EI22/19/6PC4022.0*14.7*5.750.198037.0053.502000.0041.801550.008.500.648.451月8日EI28PC

54、4028.0*16.75*10.60.600586.0069.834300.0048.204145.0022.001.659.610EI30PC4020.0*21.25*10.70.8207111.0073.944690.0058.006440.0034.003.113.710-12EI33/29/13PC4033.0*23.75*12.71.5854118.50133.794400.0067.508002.0041.003.516.612EI35PC4035.0*24.25*10.01.3343101.40131.593800.0067.106804.0036.002.8515.71月12日

55、EI3530PC4035.0*24.2*121.6592122.00136.003950.0068.008350.0043.004.2EI40PC4040.0*27.25*11.652.3301148.00157.444860.0077.0011300.0060.004.817.31月12日EI50PC4050.0*33.35*14.65.5218230.00240.086110.0094.0021600.00115.009.221.312EI60PC4060.0*35.85*15.69.8024247.00396.865670.00109.0027100.00139.001.2523.81月

56、12日EI70PC4070.0*54.0*31.637.7618698.00541.0010500.00145.00101530.00519.007.61(100MT)TYPE EP COREEP73C859.4*3.75*6.50.010210.709.501120.0015.50165.000.800.033.46EP103C8511.5*5.1*7.60.025511.3022.571025.0019.30215.001.100.045.68EP133C8512.8*6.5*9.00.045619.5023.401475.0024.20472.002.400.097.610EP173C8

57、518.0*8.4*11.00.121033.7035.902230.0029.50999.005.000.169.458EP203C8524*10.7*150.499778.7063.503950.0041.103230.0016.000.512.4510TYPE EPC COREEPC10PC4410.2*4.05*3.40.00729.397.691000.0017.80167.001.100.0725.4CORECORE參參數(shù)數(shù)對對照照表表TYPETYPEMATERIALDimensions (mm)ApAp AeAe AwAw A AL LLeLe VeVe WtWt P PCLCL

58、 100kHz100kHz 200mT200mTPtPt (100kHz)(100kHz)可可配配合合BOBBINBOBBINA * B * C( ( cmcm4 4 ) ) ( ( mmmm2 2 ) )( ( mmmm2 2 ) )( ( nH/NnH/N2 2 ) ) ( ( mmmm ) ) ( ( mmmm3 3 ) ) ( ( g g ) ) 100100 (W)(W)( ( WattsWatts ) )幅幅寬寬PINPINEPC13PC4413.3*6.6*4.60.028812.5023.00870.0030.60382.002.100.148.66.910EPC17PC441

59、7.6*8.55*60.070118.7037.501150.0040.20917.004.500.3520EPC19PC4419.1*9.75*60.123522.7054.40940.0046.1010473.005.300.42712.212EPC25PC4425.1*12.5*80.396746.4085.501560.0059.202748.0013.001.116314.712EPC25BPC4425.1*11.43*6.50.206833.3062.101560.0046.201539.0011.000.654514.712EPC27PC4427.1*16*80.589754.6

60、0108.001540.0073.103995.0018.001.568020.512EPC30PC4430.1*17.5*80.713761.00117.001570.0081.605035.0023.002.038522.812TYPE ER COREER9.35 TP49.35*2.35*4.60.00598.207.241270.0013.70111.800.55ER9.5 PC449.5*2.45*5.90.00548.476.40610.0014.20120.000.603.92.28ER11.5 PC4410.83*2.45*40.007811.706.67870.0014.00