高频变压器参数计算
高频变压器简单计算方法
高频变压器简单计算方法
高频变压器是一种用于变换交流电压的电器设备。
虽然计算高频变压器的精确参数需要更加复杂的方法和考虑更多的因素,但是在一些简单的应用中,我们可以使用一些基本的计算方法来估算高频变压器的参数。
首先,我们需要知道高频变压器的输入电压(Vin)、输出电压(Vout)、频率(f)和功率(P)。
如果其中任何一个参数未知,我们可以使用其他已知参数来确定。
请注意,这些计算方法是基于一些基本的假设和限制的,可能会有一定的误差。
1. 估算变压器的输出电流:
变压器的输出电流(Iout)可以通过下面的公式进行估算:
Iout = P / Vout
2. 估算变压器的变比:
变比(N)表示输入电压和输出电压之间的比例关系。
可以通过下面的公式进行估算:
N = Vin / Vout
3. 估算变压器的电感:
变压器的电感(L)可以通过以下公式进行估算:
L = (Vout * N) / (2 * π * f * Iout)
这些是一些基本的计算方法,可以帮助我们初步估算高频变压器的一些参数。
然而,考虑到高频变压器的复杂性和一些特殊的应用要求,更精确的计算方法可能需要进一步的分析和模拟。
因此,在实际设计和应用中,建议咨询专业的电气工程师或使用专业的电路设计软件来确保准确性和可靠性。
请记住,电气设备涉及到高压和高电流,操作时务必小心谨慎,并遵循相应的安全规定。
高频变压器计算公式
Is=1.3Ip
S=0.15√pm―
W=1/2(Is+L2 )
Np=2*108 W / (Bm * S *Is)
Ns=Np*(Vo+Vd)Dmax /Umin*(1-Dmax)
公式3:
K=Uimax/Uimin
Dmin=Dmax / [(1-Dmax)k + Dmax]
2. 计算,
Vf=Vmos-Vin(max)dc-150 ; Vf 电感储能电压,150为余留的余量电压.
Np/Ns=Vf/ut
Vin(min)dc * Dmax=Vf*(1-Dmax)
1/2(Ip1+Ip2)*Dmax*Vin(max)dc =Pout/η ;Ip1为开关导通原边电流,Ip2为关断时电流.
一般工作在连续模式: 必须 Ip2=3Ip1
3,原边电感量:
Lp=Dmax*Vin(max)dc/ Fs *ΔIp
Δip=Ip2-Ip1=2Ip1
AwAe=(Lp*Ip22*104/Bw*Ko*Kj)1.14
公式2:
Lp=η*(Umin*Dmax)2 / (2*Po*f)
0805 = 0.125W
Ip=2Po / ( Uimin*Dmax)
Lp=Uimin*Dmax / (Ip*f)
Bmax=B/2
Np=Lp*Ip*104 /(Al*Bmax)
Ns= N1(Uo+Ud)(1-Dmax)/ (Uimin*Dmax)
2512 = 1W
2010 = 0.5W
1206 = 0.25W
高频变压器计算公式
如何计算高频变压器参数
如何计算高频变压器参数高频变压器是一种用于转换电能的电子设备,它对输入电压进行调整和转换,以产生所需的输出电压。
了解和计算高频变压器的参数对设计和使用变压器至关重要。
以下是计算高频变压器参数的方法:1.额定功率和电流:首先确定所需的额定输出功率和电流。
额定功率指的是变压器所能提供的最大输出功率,而额定电流指的是变压器能够承受的最大电流。
2.额定电压比:确定输入电压和输出电压之间的额定电压比。
额定电压比是变压器输入和输出电压之间的比值。
根据所需的输出电压和输入电压来计算额定电压比。
3.磁感应强度和磁通密度:磁感应强度是磁场的强度,通过变压器的铁芯。
磁感应强度的大小取决于所需的输出功率和频率,以及变压器的尺寸和材料。
磁通密度是磁通通过单位面积的量度,计算方法为B=Φ/A,其中B为磁通密度,Φ为磁通量,A为磁路截面积。
4.磁路长度和磁路截面积:磁路长度是磁通从变压器的输入端流向输出端所需的路径长度。
磁路截面积是铁芯截面的面积。
根据所需的输出功率和输入电流,以及变压器的尺寸和材料来计算磁路长度和磁路截面积。
5.匝数比:根据额定电压比和磁路截面积来计算变压器的匝数比。
匝数比指的是输入线圈和输出线圈之间的匝数比。
匝数比的大小取决于所需的额定电压比和变压器的磁路截面积。
6.铜线直径和电流密度:铜线直径是变压器线圈所用的铜线的直径。
电流密度是单位截面积内所流经的电流量。
根据所需的额定电流和铜线的电阻来计算铜线直径和电流密度。
7.线圈绕制数和线圈厚度:根据变压器的匝数比和线圈长度来计算输入线圈和输出线圈的绕制数。
线圈厚度是线圈绕制的厚度。
根据所需的输出功率和变压器的尺寸来计算线圈绕制数和线圈厚度。
高频变压器参数计算方法
高频变压器参数计算一.电磁学计算公式推导:1.磁通量与磁通密度相关公式:Ф = B * S ⑴ Ф ----- 磁通(韦伯)B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯S ----- 磁路的截面积(平方米)B = H * μ ⑵μ ----- 磁导率(无单位也叫无量纲)H ----- 磁场强度(伏特每米)H = I*N / l ⑶I ----- 电流强度(安培)N ----- 线圈匝数(圈T)l ----- 磁路长路(米)2.电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式:E L =⊿Ф / ⊿t * N ⑷E L = ⊿i / ⊿t * L ⑸⊿Ф ----- 磁通变化量(韦伯)⊿i ----- 电流变化量(安培)⊿t ----- 时间变化量(秒)N ----- 线圈匝数(圈T)L ------- 电感的电感量(亨)由上面两个公式可以推出下面的公式:⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得:N = ⊿i * L/⊿Ф再由Ф = B * S 可得下式:N = ⊿i * L / ( B * S ) ⑹且由⑸式直接变形可得:⊿i = E L * ⊿t / L ⑺联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式:L =(μ* S )/ l * N2 ⑻这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素) 3.电感中能量与电流的关系:Q L = 1/2 * I2 * L ⑼Q L -------- 电感中储存的能量(焦耳)I -------- 电感中的电流(安培)L ------- 电感的电感量(亨)4.根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数比与占空比的关系式:N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D)) ⑽N1-------- 初级线圈的匝数(圈) E1-------- 初级输入电压(伏特)N2-------- 次级电感的匝数(圈) E2-------- 次级输出电压(伏特)二.根据上面公式计算变压器参数:1.高频变压器输入输出要求:输入直流电压: 200--- 340 V输出直流电压: 23.5V输出电流: 2.5A * 2输出总功率: 117.5W2.确定初次级匝数比:次级整流管选用VRRM=100V正向电流(10A)的肖特基二极管两个,若初次级匝数比大则功率所承受的反压高匝数比小则功率管反低,这样就有下式:N1/N2 = VIN(max) / (VRRM* k / 2) ⑾N1 ----- 初级匝数 VIN(max)------ 最大输入电压 k ----- 安全系数 N2 ----- 次级匝数 Vrrm ------ 整流管最大反向耐压这里安全系数取0.9由此可得匝数比N1/N2 = 340/(100*0.9/2) ≌ 7.63.计算功率场效应管的最高反峰电压:Vmax = V in(max) + (Vo+Vd)/ N2/ N1 ⑿Vin(max)----- 输入电压最大值 Vo ----- 输出电压 Vd ----- 整流管正向电压Vmax = 340+(23.5+0.89)/(1/7.6)由此可计算功率管承受的最大电压: Vmax ≌ 525.36(V)4.计算PWM占空比:由⑽式变形可得:D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/V in(min)+N1/N2*(Vo+Vd) ⒀D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)由些可计算得到占空比D≌ 0.4815.算变压器初级电感量:为计算方便假定变压器初级电流为锯齿波,也就是电流变化量等于电流的峰值,也就是理想的认为输出管在导通期间储存的能量在截止期间全部消耗完。
高频变压器匝数计算
高频变压器参数计算一.电磁学计算公式推导:1.磁通量与磁通密度相关公式:Ф = B * S ⑴Ф ----- 磁通(韦伯)B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯S ----- 磁路的截面积(平方米)B = H * μ⑵μ ----- 磁导率(无单位也叫无量纲)H ----- 磁场强度(伏特每米)H = I*N / l ⑶I ----- 电流强度(安培)N ----- 线圈匝数(圈T)l ----- 磁路长路(米)2.电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式:E L =⊿Ф / ⊿t * N ⑷E L = ⊿i / ⊿t * L ⑸⊿Ф ----- 磁通变化量(韦伯)⊿i ----- 电流变化量(安培)⊿t ----- 时间变化量(秒)N ----- 线圈匝数(圈T)L ------- 电感的电感量(亨)由上面两个公式可以推出下面的公式:⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得:N = ⊿i * L/⊿Ф再由Ф = B * S 可得下式:N = ⊿i * L / ( B * S ) ⑹且由⑸式直接变形可得:⊿i = E L * ⊿t / L ⑺联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式:L =(μ* S )/ l * N2⑻这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素) 3.电感中能量与电流的关系:Q L = 1/2 * I2 * L ⑼Q L -------- 电感中储存的能量(焦耳)I -------- 电感中的电流(安培)L ------- 电感的电感量(亨)4.根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数比与占空比的关系式:N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D)) ⑽N1-------- 初级线圈的匝数(圈) E1-------- 初级输入电压(伏特)N2-------- 次级电感的匝数(圈) E2-------- 次级输出电压(伏特)二.根据上面公式计算变压器参数:1.高频变压器输入输出要求:输入直流电压:200--- 340 V输出直流电压:23.5V输出电流: 2.5A * 2输出总功率:117.5W2.确定初次级匝数比:=100V正向电流(10A)的肖特基二极管两个,若初次级匝次级整流管选用VRRM数比大则功率所承受的反压高匝数比小则功率管反低,这样就有下式:N1/N2 = V IN(max) / (V RRM * k / 2) ⑾------ 最大输入电压 k ----- 安全系数N1 ----- 初级匝数 VIN(max)N2 ----- 次级匝数 Vrrm ------ 整流管最大反向耐压这里安全系数取0.9由此可得匝数比N1/N2 = 340/(100*0.9/2) ≌ 7.63.计算功率场效应管的最高反峰电压:Vmax = V in(max) + (Vo+Vd)/ N2/ N1 ⑿----- 输入电压最大值 Vo ----- 输出电压Vin(max)Vd ----- 整流管正向电压Vmax = 340+(23.5+0.89)/(1/7.6)由此可计算功率管承受的最大电压: Vmax ≌ 525.36(V) 4.计算PWM占空比:由⑽式变形可得:D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/V in(min)+N1/N2*(Vo+Vd) ⒀D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)由些可计算得到占空比D≌0.4815.算变压器初级电感量:为计算方便假定变压器初级电流为锯齿波,也就是电流变化量等于电流的峰值,也就是理想的认为输出管在导通期间储存的能量在截止期间全部消耗完。
专业高频变压器设计计算公式大全
专业高频变压器设计计算公式大全要求:输入AC 220V±10% 效率:80%工作频率40KHZ输出电压62V 电流:2A辅助绕组电压:20V/0.1A最大占空比:0.48一.计算最小直流电压和最大直流电压Emin=220*0.9*1.1=218VEmax=220*1.1*1.4=339V二.计算输入功率和视在功率Pin==Po/η=62*2/0.8=155WPt=Po/η+Po=155+124=279w三.计算AP值选择磁芯AP == Aw*Ac==Pin*10²2*F*Bm*J*Ku*Ki== 279*10²2*40*103* 0.15*4*0.4 *1== 1.45选择PQ32/30磁芯Ae=1.6 Aw=0.994Ap=1.6*0.994=1.59结果大于计算的值,符合要求。
材质选用PC40型。
四.计算初级电流峰值和有效值设定电路工作在连续模式,根据输入电压的范围取Krp为0.6Ip =2PinEmin*Dmax*(2-Krp)= 2*155218*0.48*(2-0.6)= 2.1AIrms =Ip*Dmax*(Krp²/3-Krp+1)=2.1*0.48*(0.6²/3-0.6+1)= 1.05A五.计算初级电感量连续模式Lp = Emin*DmaxIp1=Ip2(1-Krp) F*(Ip2-Ip1)=2.1*(1-0.6)=0.84=218*0.4840*103*(2. 1-0.84)= 2.076mH断续模式Lp= Emin²*Dm ax²2*Pin*F=218²*0.48²2*155*40*103= 883.0uH六.计算初级、次级、反馈绕组的圈数DmaxUpmin 计算变压比:n=1-Dmax Up2=0.48218 1-0.48 62= 3.2454初级圈数Np=Emax*1044*F*Bm*Ae=339*1044*40*103*0.15*1.61= 87.7TS 取整数88TS次级圈数Ns1= Np Np*(1-Dmax)*Us1nUpmin*Dmax Np 88n 3.2454 = 27TS反馈圈数Nf= Np*(1-Dm ax)*Us1 Upmin* Dmax= 8.7TS 取9TS八.核算临界电感量(H)Lmin=Ein* nV 。
专业高频变压器设计计算公式大全
专业高频变压器设计计算公式大全在设计变压器时,需要考虑多个因素,包括输入和输出电压、电流、功率、频率、磁通密度、磁路结构等。
下面是一些常用的变压器设计计算公式:1.需求计算公式:(1)计算输入和输出功率:P=V*I其中,P是功率,V是电压,I是电流。
(2)计算变压器变比:N=V1/V2其中,N是变比,V1是输入电压,V2是输出电压。
(3)计算输入和输出电流:I1=P/V1,I2=P/V2其中,I1是输入电流,I2是输出电流。
2.磁路计算公式:(1)计算磁路截面积:A=B/(f*μ*H)其中,A是磁路截面积,B是磁感应强度,f是频率,μ是磁导率,H 是磁场强度。
(2)计算磁通量:Φ=B*A其中,Φ是磁通量。
(3)计算铁心横截面积:S=Φ/B其中,S是铁心横截面积。
3.匝数计算公式:(1)计算初级匝数:N1=(V1*10^8)/(B*f*A)其中,N1是初级匝数。
(2)计算次级匝数:N2=(V2*10^8)/(B*f*A)其中,N2是次级匝数。
4.器件尺寸计算公式:(1)计算铁芯尺寸:U=1.8*(Lc/μ)*B*H/Bm其中,U是铁芯尺寸,Lc是直径或长度,B是磁感应强度,H是磁场强度,Bm是饱和磁感应强度。
(2)计算绕线长度:Lw=π*D*(N1+N2)其中,Lw是绕线长度,D是变压器内径。
(3)计算线径:d=(I*K)/(0.4*J*D)其中,d是线径,I是电流,K是充填系数,J是电流密度,D是变压器内径。
这些公式提供了一些变压器设计的基本计算方法。
在实际设计中,还需要考虑到其它因素,如损耗、效率、温升等,以确保设计的变压器满足要求。
高频变压器计算公式
磁导率英文名称:magnetic permeability 表征磁介质磁性的物理量。
表示在空间或在磁芯空间中的线圈流过电流后、产生磁通的阻力、或者是其在磁场中导通磁力线的能力、其公式μ=B/H 、其中H=磁场强度、B=磁感应强度,常用符号μ表示,μ为介质的磁导率,或称绝对磁导率。
如果空气(非磁性材料)的相对磁导率是1,则铁氧体的相对磁导率为10,000,即当比较时,以通过磁性材料的磁通密度是10,000倍。
铸铁为200~400;硅钢片为7000~10000;镍锌铁氧体为10~1000初始磁导率μi:是指基本磁化曲线当H→0时的磁导率最大磁导率μm:在基本磁化曲线初始段以后,随着H的增大,斜率μ=B/H逐渐增大,到某一磁场强度下(Hm),磁密度达到最大值(Bm),即饱和磁导率μS:基本磁化曲线饱和段的磁导率,μs值一般很小,深度饱和时,μs=μo磁芯参数:(1)有效磁导率μro。
在用电感L形成闭合磁路中(漏磁可以忽略),磁心的有效磁导率为:式中L——绕组的自感量(mH);W——绕组匝数;磁心常数,是磁路长度Lm与磁心截面积Ae的比值(mm).(2)饱和磁感应强度Bs。
随着磁心中磁场强度H的增加,磁感应强度出现饱和时的B值,称为饱和磁感应强度B。
(3)剩余磁感应强度Br。
磁心从磁饱和状态去除磁场后,剩余的磁感应强度(或称残留磁通密度)。
(4)矫顽力Hco。
磁心从饱和状态去除磁场后,继续反向磁化,直至磁感应强度减小到零,此时的磁场强度称为矫顽力(或保磁力)。
公式(5)温度系数aμ°温度系数为温度在T1~T2范围内变化时,每变化1℃相应磁导率的相对变化量,即式中μr1——温度为T1时的磁导率;μr2——温度为T2时的磁导率。
在介质中,磁场强度则通常被定,式中为磁化强度。
磁化强度,magnetization,描述磁介质磁化状态的物理量。
是磁化强度,通常用符号M表示。
定义为媒质微小体元ΔV内的全部分子磁矩矢量和与ΔV之比,即对于顺磁与抗磁介质,无外加磁场时,M恒为零;存在外加磁场时,则有或其中H是媒质中的磁场强度,B是磁感应强度,μo是真空磁导率,它等于4π×10^-7H/m。
高频变压器计算
高频变压器计算
高频变压器的计算可以按照以下步骤进行:
1. 确定输入电压和输出电压:根据需求确定输入电压和输出电压。
2. 确定输入电流和输出电流:根据功率平衡关系,可以通过输入电压和输出电压的比值,计算得到输入电流和输出电流。
3. 确定变比:根据输入电压和输出电压的比值,计算得到变比。
4. 确定变压器的参数:根据变比和输入输出电流的比值,可以计算得到变压器的参数,例如匝数比、绕组电流密度等。
5. 选择合适的铁芯:根据输出功率和工作频率,选择合适的铁芯材料和规格。
6. 计算绕组:根据变压器参数,计算得到绕组的匝数和截面积。
7. 考虑损耗:根据工作频率和功率大小,考虑变压器的铜损和铁损,进行损耗的计算和估计。
8. 进行热设计:根据变压器的功率和工作条件,进行热设计,确定散热方式和散热器的尺寸。
以上是高频变压器的计算步骤的一般流程,具体的计算方法还需要根据实际情况进行适当调整和估计。
高频变压器匝数计算
高频变压器参数计算一.电磁学计算公式推导:1.磁通量与磁通密度相关公式:Ф = B * S ⑴Ф ----- 磁通(韦伯)B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯S ----- 磁路的截面积(平方米)B = H * μ⑵μ ----- 磁导率(无单位也叫无量纲)H ----- 磁场强度(伏特每米)H = I*N / l ⑶I ----- 电流强度(安培)N ----- 线圈匝数(圈T)l ----- 磁路长路(米)2.电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式:E L =⊿Ф / ⊿t * N ⑷E L = ⊿i / ⊿t * L ⑸⊿Ф ----- 磁通变化量(韦伯)⊿i ----- 电流变化量(安培)⊿t ----- 时间变化量(秒)N ----- 线圈匝数(圈T)L ------- 电感的电感量(亨)由上面两个公式可以推出下面的公式:⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得:N = ⊿i * L/⊿Ф再由Ф = B * S 可得下式:N = ⊿i * L / ( B * S ) ⑹且由⑸式直接变形可得:⊿i = E L * ⊿t / L ⑺联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式:L =(μ* S )/ l * N2⑻这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素) 3.电感中能量与电流的关系:Q L = 1/2 * I2 * L ⑼Q L -------- 电感中储存的能量(焦耳)I -------- 电感中的电流(安培)L ------- 电感的电感量(亨)4.根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数比与占空比的关系式:N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D)) ⑽N1-------- 初级线圈的匝数(圈) E1-------- 初级输入电压(伏特)N2-------- 次级电感的匝数(圈) E2-------- 次级输出电压(伏特)二.根据上面公式计算变压器参数:1.高频变压器输入输出要求:输入直流电压:200--- 340 V输出直流电压:23.5V输出电流: 2.5A * 2输出总功率:117.5W2.确定初次级匝数比:=100V正向电流(10A)的肖特基二极管两个,若初次级匝次级整流管选用VRRM数比大则功率所承受的反压高匝数比小则功率管反低,这样就有下式:N1/N2 = V IN(max) / (V RRM * k / 2) ⑾------ 最大输入电压 k ----- 安全系数N1 ----- 初级匝数 VIN(max)N2 ----- 次级匝数 Vrrm ------ 整流管最大反向耐压这里安全系数取0.9由此可得匝数比N1/N2 = 340/(100*0.9/2) ≌ 7.63.计算功率场效应管的最高反峰电压:Vmax = V in(max) + (Vo+Vd)/ N2/ N1 ⑿----- 输入电压最大值 Vo ----- 输出电压Vin(max)Vd ----- 整流管正向电压Vmax = 340+(23.5+0.89)/(1/7.6)由此可计算功率管承受的最大电压: Vmax ≌ 525.36(V) 4.计算PWM占空比:由⑽式变形可得:D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/V in(min)+N1/N2*(Vo+Vd) ⒀D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)由些可计算得到占空比D≌0.4815.算变压器初级电感量:为计算方便假定变压器初级电流为锯齿波,也就是电流变化量等于电流的峰值,也就是理想的认为输出管在导通期间储存的能量在截止期间全部消耗完。
高频变压器设计的常用计算公式
Irms =
Ip* Dmax*(K rp²/3Krp+1)
2.1* 0.48* (0.6²/3= 0.6+1)
= 1.05A
Ap=1.6*0 .994=1.59
五.计算 初级电感 量
连续模式 断续模式
Emin*Dm ax Lp =
F*(Ip2Ip1)
218*0.48 =
40*103*(2 .1-0.84) = 2.076mH
设计实 例: 要求:输 入AC 220V± 10%
工作频率 40KHZ
输出电压 62V 辅助绕组 电压: 20V/0.1A 最大占空 比: 0.48 一.计算 最小直流 电压和最 大直流电 压
Emin=22 0*0.9*1.1 =218V
Emax=22 0*1.1*1.4 =339V 二.计算 输入功率 和视在功 率
Upmin* Dmax = 8.7TS
取9TS
八.核算 临界电感 量(H)
Ein* nV
。2Lmin=源自Ein+nV。
218* 3.245*62 =
218+3.24 5*62
= 882.8uH 计算出的 结果和断 续模式的 电感一致 。Lp≥ Lmin
T 2Pin
2
0.000025
2*155
六.计算 线径
四.计算 初级电流 峰值和有 效值 设定电路 工作在连 续模式, 根据输入 电压的范 围取Krp 为0.6
== 2*40*103
*0.15*4*
0.4*1
==
1.45
Aw=0.99 Ae=1.6 4
2Pin
Ip = Emin*Dm ax*(2Krp)
2*155 =
高频变压器计算
高频变压器计算1. 引言高频变压器在电子领域中具有广泛的应用,尤其在通信、电力电子、医疗器械等领域中扮演着重要的角色。
在设计高频变压器时,正确的计算方法可以保证其性能和可靠性。
本文将介绍高频变压器计算的基本原理和方法。
2. 变压器的基本原理变压器是基于电磁现象工作的电子设备,它通过电流的变化在一个线圈中产生磁场,进而将磁场传递给另一个线圈,并在另一个线圈中产生电流。
根据电磁感应定律,当一个线圈的磁场变化时,另一个线圈中就会产生感应电动势。
变压器是根据线圈的匝数比来调整输出电压和电流的。
在高频变压器中,由于工作频率较高,需要更细致的计算方法。
3. 高频变压器的主要参数在高频变压器的设计中,需要考虑以下几个主要参数:3.1 匹配阻抗在高频电路中,要达到最大功率传输,输入和输出线圈的阻抗需要匹配。
当输入线圈的阻抗与输出线圈的阻抗相等时,能够实现最大功率传输效率。
因此,通过计算输入线圈和输出线圈的等效电阻,并进行匹配阻抗计算,可以得到最佳的转换效率。
3.2 磁芯选材高频变压器中磁芯的选材非常重要。
磁芯的材料应具有低磁滞、低损耗和高饱和磁感应强度等特性。
常用的磁芯材料有硅钢片、铁氧体、纳米晶等。
根据应用需求和工作频率的不同,选择适合的磁芯材料可以提高变压器的效率和稳定性。
3.3 匝数比计算变压器的匝数比决定了输出电压与输入电压之间的比例关系。
在高频变压器设计中,需要根据所需的输出电压和输入电压计算匝数比。
根据变压器的工作原理以及电压和匝数的关系,可以使用以下公式进行计算:匝数比 = 输出电压 / 输入电压3.4 磁链密度计算磁链密度是指磁场中磁感应强度的大小。
磁链密度的计算是为了保证变压器在工作时不出现过磁和饱和现象,从而提高变压器的性能和可靠性。
通过根据磁芯的特性和工作条件,计算磁链密度的大小,并进行合理的选择和优化。
4. 高频变压器计算实例以一个具体的高频变压器为例,假设输入电压为12V,输出电压为120V,工作频率为1MHz。
高频变压器设计计算公式
气隙 长度
Lg(㎜) 0.533194699 单反激Ns
Lp(mH) 1.74 初级匝数Np 108
Ip(A) 0.54 Vp(v) 234
Ae(m㎡) 83 Vs(v) 12.6
△B(mT)
0.12 1-a工作比 0.6 a工作比 0.4
次级Ns
8.723076923 正激及双极性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
圈数比等于电压比(初级匝数Np与次级Ns计算公式通用) 为结果 为平方根 为输入参数
NpAe△B=Vton=LpIp 初级匝数Np 93.97590361 匝数 计算 公式 Ae(m㎡) 83 Ae(c㎡) 93.98795181 Lp(mH) 1.738285714 Ip(A) 0.538461538 0.83 Vp(v) 234 Vp(v) 234
△B(mT)
Vp(v) 234 Lp(mH) 1.74 T(us) 10 Ton(us) 4
为结果
为平方根 拓扑结构 单反激 单正激 桥式整流 全波整流 峰值电流Ip(A) 0.538 0.5 8 40
为输入参数 a工作比 0.36514837 0.63245553 0.89442719 1.34164079 0.4 0.4 0.4 0.4
线径总截面积S(m㎡) 电流有效值(A) 电流密度(A/m㎡) 电流有效值(A) 0.166666667 导线 线径 线径总截面积S(m㎡) 计算 公式 0.19625 0.166666667 0.75 根数 1 1 4.5 D直径(㎜) 0.5 0.460775678 0.196449824 0.316227766 7.155417528 26.83281573
ton(us) 4 Ip(A) 0.538 Po(W) 25.2 Po(W) 25.2
开关电源高频变压器计算方法
开关电源高频变压器计算方法开关电源的高频变压器是将输入电压转换为所需的输出电压的重要组成部分。
它通过高频变换的方式实现高效的能量转换,广泛应用于电子设备中。
高频变压器的设计计算方法主要包括两个方面:核心参数的选择和线圈参数的计算。
首先,选择合适的核心材料和尺寸。
核心材料具有一定的磁导率和饱和磁感应强度,核心尺寸则决定了变压器的功率和体积。
常用的核心材料有铁氧体、磁性粉末等。
选材时需要考虑到工作频率、变压器功率和尺寸等因素。
通常情况下,铁氧体具有较高的磁导率和饱和磁感应强度,适合高功率和高频率应用。
对于线圈参数的计算,首先需要确定变压器的变比,即输入电压与输出电压的比值。
根据变比关系可以计算出变压器的匝数比,即一边的匝数与另一边的匝数的比值。
线圈的匝数选择是根据匝数比和变压器的额定功率决定的,一般情况下,使用更细的线条,匝数更多的线圈,可以提高输出压缩。
同时,还需要考虑到线圈的直径、绕线方式和绝缘层等因素。
其次,根据变压器的功率和工作频率,计算出线圈的电流和电压。
功率P1等于输入电流I1与输入电压U1的乘积,功率P2等于输出电流I2与输出电压U2的乘积。
然后,根据选定的核心材料的饱和磁感应强度,计算出变压器的磁通,进而可计算出变压器的感应电势。
最后,根据上述参数计算出线圈的匝数N,根据线圈的直径和形状计算出线圈的尺寸,根据变压器的额定功率计算出线圈的截面积,根据线圈的长度和材料的电阻率计算出线圈的电阻。
当上述参数计算完成后,还需要进行电磁特性仿真和电路参数优化,以确保变压器的性能与设计要求相符。
总之,开关电源高频变压器的计算方法涉及到核心参数的选择和线圈参数的计算。
通过合理的设计和优化,可以实现高效、稳定的能量转换。
高频变压器计算步骤
高频变压器计算(CCM模式)反激式DC/DC变换电路电路基本参数:Vo1=15V Io1=0.4AVo2=-10V Io2=0.4AVs=15V(范围10V~20V)Po=10W设定参数:1.电路工作频率(根据UC3843的特性,初步确定为50KHz),电路效率为G=75%2.反激式变换器的工作模式CCM3.占空比确定(Dmax=0.4)4.磁芯选型(EE型)设计步骤(1)选择磁芯大小Pin=Po/G=10/0.75=13.3W(查表),选择EE19磁芯(2)计算导通时间Dmax=0.4,工作频率fs=50KHzton=8us(3)选择工作时的磁通密度根据所选择的磁芯EE19(PC40材料)Ae=22mm2,Bmax=0.22T(4)计算原边匝数Np=(Vs*ton)/(Bmax*Ae)=(10*8)/(0.22*22)=16.52,取整16(5)计算副边绕组以输出电压为15V为例进行计算,设整流二极管及绕组的压降为1V15+1=16V原边绕组每匝伏数=Vs/Np=10/16=0.625V/匝副边绕组匝数Ns1=16/0.625=25.6,取整26(6)计算选定匝数下的占空比;辅助输出绕组匝数新的每匝的反激电压为:16/26=0.615Vton=(Ts*0.615)/(0.625+0.615)=9.92us占空比D=9.92/20=0.496对于10V直流输出,考虑绕组及二极管压降1V后为11VNs2=11/0.615=17.88,取整17(7)初级电感,气隙的计算在周期Ts内的平均输入电流Is=Pin/Vs=13.3/10=1.33A导通时间内相应的平均值为Iave=(Is*Ts)/ton=1.33*20/9.92=2.68A开关管导通前的电流值Ip1=Iave/2=2.68/2=1.34A开关管关闭前的电流值Ip2=3Ip1=1.34*3=4.02A初级电感量Lp=Vs*&t/&i=10*9.92/2.68=37.01uH气隙长度Lg=(u0*Np^2*Ae)/Lp=0.19mm(8)检测磁芯磁通密度和饱和区间计算磁心饱和边界.计算交流磁通产生的磁感应强度变化幅值:△Bac=(Vs*ton)/(Ae*Np)=(10*9.92)/(16*22)=0.282T使用磁感应强度与直流电有关的关系式计算直流成分Bdc假设磁芯所有的磁阻都集中在气隙中,显然作为一个比较保守的结果,可求得一个较高的直流磁感应强度.此近似值允许使用一个简单的公式Bdc=u*H=u0*Np*Ip1/(Lg*0.001)=0.142T交流和直流磁感应强度之和得到磁感应强度最大值为Bmax=△Bac/2+Bdc=0.141+0.142=0.283T<0.39T(9)选择导线●初级电流有效值为:Krp=0.667Irms=Ip*sqr(Dmax*(Krp^2*1/3-Krp+1))= 1.96A,选取电流密度为4A/mm2则导线线径为:D=1.13(I/J)^1/2=0.792mm选择AWG20导线注:由于高频电流在导体中会有趋肤效应,所以在确定线经时还要计算不同频率时导体的穿透深度.公式:d=66.1/(f)^1/2.如果计算出的线径D大于两倍的穿透深度,就需要采用多股线或利兹线考虑集肤效应, d=66.1/(f)^1/2=66.1/50000^1/2=0.296mm,2*d=0.592mm<0.792mm则初级导线需要采用多股线并绕AWG20导线的截面积为Sc=0.606mm2,采用AWG23导线双股并绕截面积Sc=0.3135*2=0.627mm2>0.606mm2● 15V次级输出电流峰值为:Isp1=(Ip*Np/Ns1)*(Po1/Po)=1.484A有效值为Isrms1=Isp1*sqr[(1-Dmax)*(Krp^2*1/3-Krp+1)]=0.731A则导线线径为:D=1.13(I/J)^1/2=0.483mm选择AWG25导线● -10V次级输出电流峰值为:Isp2=(Ip*Np/Ns2)*(Po2/Po)=1.513A有效值为Isrms2=Isp2*sqr[(1-Dmax)*(Krp^2*1/3-Krp+1)]=0.745 A则导线线径为:D=1.13(I/J)^1/2=0.487mm选择AWG25导线◆◆◆磁芯及骨架分别采用TDK公司的PC40EE19-Z,BE19-118CPHFR◆◆◆高频变压器计算(DCM模式)电路基本参数:Vo1=15V Io1=0.4AVo2=-10V Io2=0.4AVin=15V(范围10V~20V)Po=10W设定参数:1.电路工作频率(根据UC3843的特性,初步确定为50KHz),电路效率为G=75%2.反激式变换器的工作模式DCM3.占空比确定(Dmax=0.4)4.磁芯选型(EE型)设计步骤:先选定一个工作点(即最小输入电压,最大占空比的情况):(1)初级峰值电流Ip=2 Po/(G*Vinmin*Dmax)=2*10/(0.75*10*0.4)=6.67A(2)初级电感量Lp=Dmax* Vinmin /fs*△Ip=0.012mH(3)选择TDK的铁氧体磁芯PC40其温升100摄氏度时饱和磁通密度为390mT,取工作Bmax为220mTAeAw=(Lp* Ip22 * 104/Bw*K0 *Kj)1.14其中Bw=0.22,K0=0.4;Kj=395A/cm2 ;计算得AeAw=0.118选择PC40EE19的磁芯,其AeAw=0.22*0.054=0.119cm4>0.118cm4(4)计算气隙Lg=0.4Л* Lp*Ip2/Ae*Bmax2 =0.63mm(5)变压器初级匝数Np=(Lp*Ip)*104/(Ae*Bmax)=16.54匝,取整16匝.(6)变压器次级匝数设次级二极管压降及绕线压降为Vd=1V15V次级绕组匝数Ns1=Np(Vo1+Vd)(1-Dmax)/(Vmin*Dmax)=38.4, 取整38匝.-10V次级绕组匝数Ns2= Np(Vo2+Vd)(1-Dmax)/(Vmin*Dmax)=26.4, 取整26匝. (7)导线线径的选择断续模式下Krp=1,选择电流密度为4A/mm2●初级有效电流Irms=Ip*sqr(Dmax*(Krp^2*1/3-Krp+1))= Ip*sqr (Dmax/3)=2.44A 可以得原边导线直径d=1.13*sqr(Irms/J)=1.13*sqr(2.44/4)=0.882mm选择AWG20#线注:由于高频电流在导体中会有趋肤效应,所以在确定线经时还要计算不同频率时导体的穿透深度.公式:d=66.1/(f)^1/2.如果计算出的线径D大于两倍的穿透深度,就需要采用多股线或利兹线考虑集肤效应, d=66.1/(f)^1/2=66.1/50000^1/2=0.296mm,2*d=0.592mm<0.882mm则初级导线需要采用多股线并绕AWG20导线的截面积为Sc=0.606mm2,采用AWG23导线双股并绕截面积Sc=0.3135*2=0.627mm2>0.606mm2●15V次级峰值电流Isp1=(Ip*Np/Ns1)*(Po1/Po)=1.685A有效值为Isrms1=Isp1*sqr[(1-Dmax)*(Krp^2*1/3-Krp+1)]= Isp1*sqr ((1-Dmax)/3)=0.753A则导线线径为:D=1.13(Isrms1/J)^1/2=0.490mm选择AWG25导线●-10V次级峰值电流Isp2=(Ip*Np/Ns2)*(Po2/Po)=1.642A有效值为Isrms2=Isp2*sqr[(1-Dmax)*(Krp^2*1/3-Krp+1)]= Isp2*sqr ((1-Dmax)/3)=0.734A则导线线径为:D=1.13(Isrms2/J)^1/2=0.484mm选择AWG25导线◆◆◆磁芯及骨架分别采用TDK公司的PC40EE19-Z,BE19-118CPHFR◆◆◆。
高频变压器参数计算公式
设计实例:要求:输入AC 220V±10%效率:80%工作频率 40KHZ输出电压 62V 电流:2A辅助绕组电压:20V/0.1A最大占空比: 0.48一.计算最小直流电压和最大直流电压Emin=220*0.9*1.1=218VEmax=220*1.1*1.4=339V二.计算输入功率和视在功率Pin==Po/η=62*2/0.8=155WPt=Po/η+Po=155+124=279w三.计算AP 值选择磁芯Pin*10²2*F*Bm*J*Ku*Ki279*10²2*40*103*0.15*4*0.4*1== 1.45选择PQ32/30磁芯Ae=1.6Aw=0.994Ap=1.6*0.994=1.59结果大于计算的值,符合要求。
材质选用PC40型。
四.计算初级电流峰值和有效值设定电路工作在连续模式,根据输入电压的范围取Krp 为0.6 2Pin Emin*Dmax*(2-Krp) 2*155 218*0.48*(2-0.6)= 2.1AIrms =Ip* Dmax*(Krp²/3-Krp+1)=2.1* 0.48*(0.6²/3-0.6+1)=1.05A五.计算初级电感量连续模式 Emin*Dmax Ip1 =Ip2(1-Krp) F*(Ip2-Ip1) =2.1*(1-0.6)=0.84 218*0.48 40*103*(2.1-0.84) =2.076mH 断续模式 Emin²*Dmax² 2*Pin*F 218²*0.48² 2*155*40*103=883.0uH=Lp==AP ==Aw*Ac== ==Ip = = Lp =六.计算初级、次级、反馈绕组的圈数 Dmax Upmin 计算变压比:n=1-Dmax Up2 =0.482181-0.4862= 3.2454初级圈数 Emax*104 4*F*Bm*Ae339*1044*40*103*0.15*1.61=87.7TS 取整数88TS 次级圈数 Np Np*(1-Dmax)*Us1n Upmin* Dmax= Np 88n 3.2454=27TS反馈圈数Np*(1-Dmax)*Us1 Upmin* Dmax=8.7TS 取9TS 八.核算临界电感量(H )T2Pin 2 0.000025 2*155=882.8uH计算出的结果和断续模式的电感一致。
高频变压器计算步骤知识讲解
高频变压器计算步骤高频变压器计算(CCM模式)反激式DC/DC变换电路电路基本参数:Vo1=15V Io1=0.4AVo2=-10V Io2=0.4AVs=15V(范围10V~20V)Po=10W设定参数:1.电路工作频率(根据UC3843的特性,初步确定为50KHz),电路效率为G=75%2.反激式变换器的工作模式CCM3.占空比确定(Dmax=0.4)4.磁芯选型(EE型)设计步骤(1)选择磁芯大小Pin=Po/G=10/0.75=13.3W(查表),选择EE19磁芯(2)计算导通时间Dmax=0.4,工作频率fs=50KHzton=8us(3)选择工作时的磁通密度根据所选择的磁芯EE19(PC40材料)Ae=22mm2,Bmax=0.22T(4)计算原边匝数Np=(Vs*ton)/(Bmax*Ae)=(10*8)/(0.22*22)=16.52,取整16(5)计算副边绕组以输出电压为15V为例进行计算,设整流二极管及绕组的压降为1V15+1=16V原边绕组每匝伏数=Vs/Np=10/16=0.625V/匝副边绕组匝数Ns1=16/0.625=25.6,取整26(6)计算选定匝数下的占空比;辅助输出绕组匝数新的每匝的反激电压为:16/26=0.615Vton=(Ts*0.615)/(0.625+0.615)=9.92us占空比D=9.92/20=0.496对于10V直流输出,考虑绕组及二极管压降1V后为11VNs2=11/0.615=17.88,取整17(7)初级电感,气隙的计算在周期Ts内的平均输入电流Is=Pin/Vs=13.3/10=1.33A导通时间内相应的平均值为Iave=(Is*Ts)/ton=1.33*20/9.92=2.68A开关管导通前的电流值Ip1=Iave/2=2.68/2=1.34A开关管关闭前的电流值Ip2=3Ip1=1.34*3=4.02A初级电感量Lp=Vs*&t/&i=10*9.92/2.68=37.01uH气隙长度Lg=(u0*Np^2*Ae)/Lp=0.19mm(8)检测磁芯磁通密度和饱和区间计算磁心饱和边界.计算交流磁通产生的磁感应强度变化幅值:△Bac=(Vs*ton)/(Ae*Np)=(10*9.92)/(16*22)=0.282T使用磁感应强度与直流电有关的关系式计算直流成分Bdc假设磁芯所有的磁阻都集中在气隙中,显然作为一个比较保守的结果,可求得一个较高的直流磁感应强度.此近似值允许使用一个简单的公式Bdc=u*H=u0*Np*Ip1/(Lg*0.001)=0.142T交流和直流磁感应强度之和得到磁感应强度最大值为Bmax=△Bac/2+Bdc=0.141+0.142=0.283T<0.39T(9)选择导线●初级电流有效值为:Krp=0.667Irms=Ip*sqr(Dmax*(Krp^2*1/3-Krp+1))= 1.96A,选取电流密度为4A/mm2则导线线径为:D=1.13(I/J)^1/2=0.792mm选择AWG20导线注:由于高频电流在导体中会有趋肤效应,所以在确定线经时还要计算不同频率时导体的穿透深度.公式:d=66.1/(f)^1/2.如果计算出的线径D大于两倍的穿透深度,就需要采用多股线或利兹线考虑集肤效应,d=66.1/(f)^1/2=66.1/50000^1/2=0.296mm,2*d=0.592mm<0.792mm则初级导线需要采用多股线并绕AWG20导线的截面积为Sc=0.606mm2,采用AWG23导线双股并绕截面积Sc=0.3135*2=0.627mm2>0.606mm2● 15V次级输出电流峰值为:Isp1=(Ip*Np/Ns1)*(Po1/Po)=1.484A有效值为Isrms1=Isp1*sqr[(1-Dmax)*(Krp^2*1/3-Krp+1)]=0.731A则导线线径为:D=1.13(I/J)^1/2=0.483mm选择AWG25导线● -10V次级输出电流峰值为:Isp2=(Ip*Np/Ns2)*(Po2/Po)=1.513A有效值为Isrms2=Isp2*sqr[(1-Dmax)*(Krp^2*1/3-Krp+1)]=0.745 A则导线线径为:D=1.13(I/J)^1/2=0.487mm选择AWG25导线◆◆◆磁芯及骨架分别采用TDK公司的PC40EE19-Z,BE19-118CPHFR◆◆◆高频变压器计算(DCM模式)电路基本参数:Vo1=15V Io1=0.4AVo2=-10V Io2=0.4AVin=15V(范围10V~20V)Po=10W设定参数:1.电路工作频率(根据UC3843的特性,初步确定为50KHz),电路效率为G=75%2.反激式变换器的工作模式DCM3.占空比确定(Dmax=0.4)4.磁芯选型(EE型)设计步骤:先选定一个工作点(即最小输入电压,最大占空比的情况):(1)初级峰值电流Ip=2 Po/(G*Vinmin*Dmax)=2*10/(0.75*10*0.4)=6.67A(2)初级电感量Lp=Dmax* Vinmin /fs*△Ip=0.012mH(3)选择TDK的铁氧体磁芯PC40其温升100摄氏度时饱和磁通密度为390mT,取工作Bmax为220mTAeAw=(Lp* Ip22 * 104/Bw*K0 *Kj)1.14其中Bw=0.22,K0=0.4;Kj=395A/cm2 ;计算得AeAw=0.118选择PC40EE19的磁芯,其AeAw=0.22*0.054=0.119cm4>0.118cm4(4)计算气隙Lg=0.4Л* Lp*Ip2/Ae*Bmax2 =0.63mm(5)变压器初级匝数Np=(Lp*Ip)*104/(Ae*Bmax)=16.54匝,取整16匝.(6)变压器次级匝数设次级二极管压降及绕线压降为Vd=1V15V次级绕组匝数Ns1=Np(Vo1+Vd)(1-Dmax)/(Vmin*Dmax)=38.4, 取整38匝.-10V次级绕组匝数Ns2= Np(Vo2+Vd)(1-Dmax)/(Vmin*Dmax)=26.4, 取整26匝. (7)导线线径的选择断续模式下Krp=1,选择电流密度为4A/mm2●初级有效电流Irms=Ip*sqr(Dmax*(Krp^2*1/3-Krp+1))= Ip*sqr (Dmax/3)=2.44A 可以得原边导线直径d=1.13*sqr(Irms/J)=1.13*sqr(2.44/4)=0.882mm选择AWG20#线注:由于高频电流在导体中会有趋肤效应,所以在确定线经时还要计算不同频率时导体的穿透深度.公式:d=66.1/(f)^1/2.如果计算出的线径D大于两倍的穿透深度,就需要采用多股线或利兹线考虑集肤效应,d=66.1/(f)^1/2=66.1/50000^1/2=0.296mm,2*d=0.592mm<0.882mm则初级导线需要采用多股线并绕AWG20导线的截面积为Sc=0.606mm2,采用AWG23导线双股并绕截面积Sc=0.3135*2=0.627mm2>0.606mm2●15V次级峰值电流Isp1=(Ip*Np/Ns1)*(Po1/Po)=1.685A有效值为Isrms1=Isp1*sqr[(1-Dmax)*(Krp^2*1/3-Krp+1)]= Isp1*sqr ((1-Dmax)/3)=0.753A则导线线径为:D=1.13(Isrms1/J)^1/2=0.490mm选择AWG25导线●-10V次级峰值电流Isp2=(Ip*Np/Ns2)*(Po2/Po)=1.642A有效值为Isrms2=Isp2*sqr[(1-Dmax)*(Krp^2*1/3-Krp+1)]= Isp2*sqr ((1-Dmax)/3)=0.734A则导线线径为:D=1.13(Isrms2/J)^1/2=0.484mm选择AWG25导线◆◆◆磁芯及骨架分别采用TDK公司的PC40EE19-Z,BE19-118CPHFR◆◆◆。
开关电源高频变压器计算方法
开关电源高频变压器计算方法高频开关电源是一种采用高频变压器工作的电源装置,其工作原理是:将输入电压通过高频开关元件进行开关控制,将电能储存于磁性器件中,再经过变压器转换为需要的输出电压。
在高频开关电源中,高频变压器起着关键的作用。
本文将详细介绍高频变压器的计算方法。
一、高频变压器的基本参数在计算高频变压器之前,需要了解以下几个基本参数:1. 输入电压(Vin):即交流电源的输入电压,一般选择标准的电压值,如220V。
2. 输出电压(Vout):根据实际电路需求选择适当的输出电压。
3. 输出功率(Pout):根据实际电路负载情况选择适当的输出功率。
4.工作频率(f):高频开关电源的工作频率一般在10kHz以上,常见的有20kHz、50kHz等。
5. 变比(N):高频变压器的变比是指输入电压与输出电压的比值,即N=Vout/Vin。
二、主要计算步骤计算高频变压器的方法主要包括以下几个步骤:1. 计算输入电流(Iin):根据输出功率和输入电压,可以通过Pout=Vin*Iin计算得到输入电流的值。
2.计算变压器的变比(N):一般情况下,变比N的取值范围为1到10之间,通常的选择是在1.5到2之间。
3. 计算变压比(Vratio):变压比是指输入电压与输出电压之间的比值,即Vratio=Vout/Vin。
4. 计算变压器的一次侧(primary)匝数(Np):一次侧匝数的计算公式为Np = Vout*Vratio/(4*f*Vin)。
5. 计算变压器的二次侧(secondary)匝数(Ns):二次侧匝数的计算公式为Ns = Np/N。
6. 计算变压器的磁路积(Ap):磁路积是变压器的一个重要参数,定义为Ap = Np*Iin/(Bmax*f),其中,Bmax是磁路中磁感应强度的最大值,通常取1.2T。
7.计算磁路截面积(Ae):变压器的磁路截面积决定了磁路元件的尺寸和负载能力,一般情况下,可以通过取Ap的值选择适当的磁路截面积。
EE型变压器参数及高频变压器计算
EE型变压器参数及高频变压器计算变压器是电能传输和配电系统中常用的电器设备之一、根据国家标准,变压器分为EE型变压器和EI型变压器两种,其中EE型变压器是指芯片截面面积比较大的变压器。
一、EE型变压器参数:1.铁芯参数:EE型变压器的铁芯由铁芯片和绝缘胶片组成。
铁芯片的材料通常是硅钢片,其主要特点是磁导率较高,电阻较低,有效地利用磁能量。
绝缘胶片的材料通常是聚酯薄膜,其主要作用是隔离铁芯与绕组之间的电场,以减小绝缘损耗。
2.匝数参数:EE型变压器的绕组由一组主绕组和若干组辅助绕组组成。
主绕组是用来实现变压器的升压和降压功能,通常由导线绕制在铁芯上。
辅助绕组是用来实现变压器的附加功能,如供电、测量等。
EE型变压器的匝数参数通常通过变压器的额定容量和额定电压来确定。
3.额定容量和额定电压:额定容量指的是变压器所能承受的最大功率,通常以千瓦(kVA)为单位。
额定电压指的是变压器的输入端和输出端的电压,通常以伏特(V)为单位。
EE型变压器的额定容量和额定电压是根据实际需要来确定的,以保证变压器的运行稳定性和安全性。
二、高频变压器计算:高频变压器是指工作频率在100kHz以上的变压器。
在设计高频变压器时,需要考虑以下几个参数:1.工作频率:高频变压器的工作频率通常是由所需应用决定的。
在选择变压器的铁芯和绕组材料时,需要考虑到电磁感应损耗和磁滞损耗对变压器性能的影响。
2.铁芯参数:高频变压器的铁芯由磁性材料构成,通常使用高导磁率的金属合金或软磁性粉末材料。
铁芯的选择应考虑到材料的损耗特性、磁场饱和特性以及成本等因素。
3.匝数参数:高频变压器的绕组通常采用多层绕线或Litz线。
多层绕线可以减小相邻线圈之间的尽线电容,提高变压器的工作效率。
Litz线则可以减小自感和互感效应,提高变压器的频率响应。
4.温升参数:高频变压器的运行温度通常比低频变压器高,需要通过有效的绕组散热设计来保证变压器的可靠性和寿命。
在设计过程中,需要考虑到变压器的功率损耗和材料的热传导系数。
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高频变压器参数计算
一.电磁学计算公式推导:
1.磁通量与磁通密度相关公式:
Ф = B * S⑴
Ф----- 磁通(韦伯)
B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯S ----- 磁路的截面积(平方米)
B = H * μ⑵
μ----- 磁导率(无单位也叫无量纲)
H ----- 磁场强度(伏特每米)
H = I*N / l⑶
I ----- 电流强度(安培)
N ----- 线圈匝数(圈T)
l ----- 磁路长路(米)
2.电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式:EL =⊿Ф / ⊿t * N⑷
EL = ⊿i / ⊿t * L⑸
⊿Ф----- 磁通变化量(韦伯)
⊿i ----- 电流变化量(安培)
⊿t ----- 时间变化量(秒)
N ----- 线圈匝数(圈T)
L ------- 电感的电感量(亨)
由上面两个公式可以推出下面的公式:
⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得:
N = ⊿i * L/⊿Ф
再由Ф = B * S可得下式:
N = ⊿i * L / ( B * S )⑹
且由⑸式直接变形可得:
⊿i = EL * ⊿t / L⑺
联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式:
L =(μ* S )/ l * N2⑻
这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素)
3.电感中能量与电流的关系:
QL = 1/2 * I2 * L⑼
QL -------- 电感中储存的能量(焦耳)
I -------- 电感中的电流(安培)
L ------- 电感的电感量(亨)
4.根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数比与占空比的关系式:
N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D))⑽
N1 -------- 初级线圈的匝数(圈) E1 -------- 初级输入电压(伏特)
N2 -------- 次级电感的匝数(圈) E2 -------- 次级输出电压(伏特)
二.根据上面公式计算变压器参数:
1.高频变压器输入输出要求:
输入直流电压:200--- 340 V
输出直流电压:23.5V
输出电流: 2.5A * 2
输出总功率:117.5W
2.确定初次级匝数比:
次级整流管选用VRRM =100V正向电流(10A)的肖特基二极管两个,若初次级匝数比大则功率所承受的反压高匝数比小则功率管反低,这样就有下式:
N1/N2 = VIN(max) / (VRRM * k / 2)⑾
N1 ----- 初级匝数VIN(max) ------ 最大输入电压k ----- 安全系数
N2 ----- 次级匝数Vrrm ------ 整流管最大反向耐压
这里安全系数取0.9
由此可得匝数比N1/N2 = 340/(100*0.9/2) ≌7.6
3.计算功率场效应管的最高反峰电压:
Vmax = Vin(max) + (Vo+Vd)/ N2/ N1⑿
Vin(max) ----- 输入电压最大值Vo ----- 输出电压
Vd ----- 整流管正向电压
Vmax = 340+(23.5+0.89)/(1/7.6)
由此可计算功率管承受的最大电压: Vmax ≌525.36(V)
4.计算PWM占空比:
由⑽式变形可得:
D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)
D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/Vin(min)+N1/N2*(Vo+Vd)⒀
D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)
由些可计算得到占空比D≌0.481
5.算变压器初级电感量:
为计算方便假定变压器初级电流为锯齿波,也就是电流变化量等于电流的峰值,也就是理想的认为输出管在导通期间储存的能量在截止期间全部消耗完。
那么计算初级电感量就可以只以PWM 的一个周期来分析,这时可由⑼式可以有如下推导过程:
(P/η)/ f = 1/2 * I2 * L⒁
P ------- 电源输出功率(瓦特) η ---- 能量转换效率 f ---- PWM开关频率将⑺式代入⒁式:(P/η)/ f = 1/2 * (EL * ⊿t / L)2 * L⒂
⊿t = D / f (D ----- PWM占空比)
将此算式代入⒂式变形可得:
L = E2 * D2 *η/ ( 2 * f * P )⒃
这里取效率为85%,PWM开关频率为60KHz.
在输入电压最小的电感量为:
L=2002* 0.4812 * 0.85 / 2 * 60000 * 117.5
计算初级电感量为: L1 ≌558(uH)
计算初级峰值电流:
由⑺式可得:
⊿i = EL * ⊿t / L = 200 * (0.481/60000 )/ (558*10-6)
计算初级电流的峰值为: Ipp ≌2.87(A)
初级平均电流为:I1 = Ipp/2/(1/D) = 0.690235(A)
6.计算初级线圈和次级线圈的匝数:
磁芯选择为EE-42(截面积1.76mm2)磁通密度为防治饱和取值为2500高斯也即0.25特斯拉, 这样由⑹式可得初级电感的匝数为:
N1= ⊿i * L / ( B * S ) = 2.87 * (0.558*10-3)/0.25*(1.76*10-4)
计算初级电感匝数: N1 ≌36 (匝)
同时可计算次级匝数:N2 ≌5 (匝)
7.计算次级线圈的峰值电流:
根据能量守恒定律当初级电感在功率管导通时储存的能量在截止时在次级线圈上全部释放可以有下式:
由⑻⑼式可以得到:
Ipp2=N1/N2* Ipp⒄
Ipp2 = 7.6*2.87
由此可计算次级峰值电流为:Ipp2 = 21.812(A)
次级平均值电流为I2=Ipp2/2/(1/(1-D))= 5.7(A)
6.计算激励绕组(也叫辅助绕组)的匝数:
因为次级输出电压为23.5V,激励绕组电压取12V,所以为次级电压的一半
由此可计算激励绕组匝数为: N3 ≌N2 / 2 ≌3 (匝)
激励绕组的电流取: I3 = 0.1(A)。