高频变压器设计方法
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高频变压器的设计方法之一
一、设计条件： 1、工作电路； 2、原边电压Vp； 3、输出电压Vo； 4、输出电流Io； 5、开关工作频率fs； 6、工作磁通密度Bw； 7、选用磁芯型式； 8、效率η； 9、温升∝。
二、计算步骤： 1、计算视在功率PT； 视在功率PT因工作电路不同而别，如下图：
N1=N2
J
（cm）
I p×（0.707）※
Axp= J
（cm2）
※式中，在有中心抽头电路时，Ip需乘0.707的修正因素，根据计算的dP值选取初级导 并查出带漆皮的线径、截面积和每cm电阻（Ω/cm）值。
7、计算原边绕组电阻值Rp和原边铜损Ppcu：
Rp=Ml×Np×Ω/cm
（Ω）
Ppcu = I p2Rp
433
632
403
590
323
468
395
569
366
534
250
365
X
-0.17 -0.12 -0.14 -0.14 -0.12 -0.13
J= KjAPX
V01=KvAP0.75
Wt=KwAP0.75
根据选取的磁芯，查出（计算）出如下参数：
Ae
Aw
Le
Wt
Ml
其中：
Le ——磁芯有效磁路长度（cm）；
（W）
8、计算副边′ 绕组匝数： Vo = Vo+VDF
NpVo′ Ns =
式中：Vo′V—p —副边总电压； VDF——输出二极管压降。
9、 计算副边绕组裸线直径dS和截面积Axs：
dS = 1.13
I o×（0.707）
J
（cm）
I o×（0.707）
Axs = J
（cm2）
选取副边绕组导线直径，查出带漆皮导线的线径、截面积和每cm电阻（Ω/cm）。
Kj ——电流密度比例系数； X ——与磁芯有关常数。
各种磁芯结构常数如下表：
铁芯种类
耗损
一般罐形（配线）磁
芯
Pcu = Pfe
铁粉磁芯
Pcu＞Pfe
C型铁芯
Pcu = Pfe
单线圈
Pcu＞Pfe
金属叠片磁芯 Pcu = Pfe
带绕铁芯
Pcu = Pfe
Kj
Kj
（允许 （允许
升25 升50
℃） ℃）
Wt ——磁芯重量（KG）；
Ml ——绕组平均匝长（cm）。
Ae
罐形铁芯
Ks
Kw
Kv
33.8 32.5 39.2 44.5 41.3 50.9
48 58.8 66.6 76.6 68.2 82.3
14.5 13.1 17.9 25.6 19.7 25
As=KsAP0.5
平均匝长计算如下图：
Ml = a1 + b1 + 0.95 （ a2 + b2 ） 其中：a1 + b1 为骨架内径尺寸的1/2 ；
Po
Pi
Po
Pi
R
R
(a)
(b)
Po
(c)
视在功率与线路结构关系
线路（a） 线路（b） 线路（b）
PT=Po（1+
1 η
）
PT=Po（
1 η
+√2
）
PT=Po（
1 η
+1）
AP值是磁芯窗口面积Aw与磁芯有效截面积Ae的乘积，即
AP=Aw ·Ae
各种磁芯的AP示意图如下：
Aw G
C型铁芯
Ae
E G
G
D Ae Aw
10、计算副边绕组电阻值和副边铜损；
Rs = Ml×Ns×Ω/cm
（Ω）
Pscu = I o2Rs
（W）
11、计算变压器总铜损 Pcu：
Pcu = Ppcu +
（W）
12、计算在效率η下允许的总损耗P∑：
Βιβλιοθήκη Baidu
P∑ = Po
Po
η
（W）
13、计算允许之铁损Pf e： Pf e = P∑ Pcu
（W）
14、计算变压器铁损Pf e′： 根据磁芯的损耗曲线，查出在f s和Bw条件下，单位重量的功耗W/KG值，由下式计
EI叠片铁芯
Ae Aw
环形铁芯
Ae
Aw
Aw
G
带绕铁芯
1
PT×104
AP=（
） 1+X
KoKf FsBwKj
式中： AP ——为Aw和Ae两面积乘积（cm4）；
PT ——变压器视在功率（w）；
Bw ——工作磁通密度（T）；
Fs ——开关工作频率（Hz）；
Ko ——窗口使用系数，一般取0.4； Kf ——波形系数，方波Kf =4.0，正弦波Kf =4.44；
算磁芯功耗。
Pf e′= W × Wt
KG
（W）
15、验算： 若Pf e′＜Pf e，设计通过； 若Pf e′＞Pf e，应重新选择磁芯进行计算。
a2 + b2 为骨架外径尺寸的1/2。
b2 b1
a1
a2
3、计算原边绕组匝数Np：
Vp×104
Np= KfFsBwAe
（匝）
4、计算原边电流I p： Ip= Po Vpη
5、计算电流密度J：
J=Kj（Aw ·Ae）X
(A)
（A/cm2 ）
6、计算原边绕组裸线直径dP和截面积Axp：
dP=1.13
I p×（0.707）※
一、设计条件： 1、工作电路； 2、原边电压Vp； 3、输出电压Vo； 4、输出电流Io； 5、开关工作频率fs； 6、工作磁通密度Bw； 7、选用磁芯型式； 8、效率η； 9、温升∝。
二、计算步骤： 1、计算视在功率PT； 视在功率PT因工作电路不同而别，如下图：
N1=N2
J
（cm）
I p×（0.707）※
Axp= J
（cm2）
※式中，在有中心抽头电路时，Ip需乘0.707的修正因素，根据计算的dP值选取初级导 并查出带漆皮的线径、截面积和每cm电阻（Ω/cm）值。
7、计算原边绕组电阻值Rp和原边铜损Ppcu：
Rp=Ml×Np×Ω/cm
（Ω）
Ppcu = I p2Rp
433
632
403
590
323
468
395
569
366
534
250
365
X
-0.17 -0.12 -0.14 -0.14 -0.12 -0.13
J= KjAPX
V01=KvAP0.75
Wt=KwAP0.75
根据选取的磁芯，查出（计算）出如下参数：
Ae
Aw
Le
Wt
Ml
其中：
Le ——磁芯有效磁路长度（cm）；
（W）
8、计算副边′ 绕组匝数： Vo = Vo+VDF
NpVo′ Ns =
式中：Vo′V—p —副边总电压； VDF——输出二极管压降。
9、 计算副边绕组裸线直径dS和截面积Axs：
dS = 1.13
I o×（0.707）
J
（cm）
I o×（0.707）
Axs = J
（cm2）
选取副边绕组导线直径，查出带漆皮导线的线径、截面积和每cm电阻（Ω/cm）。
Kj ——电流密度比例系数； X ——与磁芯有关常数。
各种磁芯结构常数如下表：
铁芯种类
耗损
一般罐形（配线）磁
芯
Pcu = Pfe
铁粉磁芯
Pcu＞Pfe
C型铁芯
Pcu = Pfe
单线圈
Pcu＞Pfe
金属叠片磁芯 Pcu = Pfe
带绕铁芯
Pcu = Pfe
Kj
Kj
（允许 （允许
升25 升50
℃） ℃）
Wt ——磁芯重量（KG）；
Ml ——绕组平均匝长（cm）。
Ae
罐形铁芯
Ks
Kw
Kv
33.8 32.5 39.2 44.5 41.3 50.9
48 58.8 66.6 76.6 68.2 82.3
14.5 13.1 17.9 25.6 19.7 25
As=KsAP0.5
平均匝长计算如下图：
Ml = a1 + b1 + 0.95 （ a2 + b2 ） 其中：a1 + b1 为骨架内径尺寸的1/2 ；
Po
Pi
Po
Pi
R
R
(a)
(b)
Po
(c)
视在功率与线路结构关系
线路（a） 线路（b） 线路（b）
PT=Po（1+
1 η
）
PT=Po（
1 η
+√2
）
PT=Po（
1 η
+1）
AP值是磁芯窗口面积Aw与磁芯有效截面积Ae的乘积，即
AP=Aw ·Ae
各种磁芯的AP示意图如下：
Aw G
C型铁芯
Ae
E G
G
D Ae Aw
10、计算副边绕组电阻值和副边铜损；
Rs = Ml×Ns×Ω/cm
（Ω）
Pscu = I o2Rs
（W）
11、计算变压器总铜损 Pcu：
Pcu = Ppcu +
（W）
12、计算在效率η下允许的总损耗P∑：
Βιβλιοθήκη Baidu
P∑ = Po
Po
η
（W）
13、计算允许之铁损Pf e： Pf e = P∑ Pcu
（W）
14、计算变压器铁损Pf e′： 根据磁芯的损耗曲线，查出在f s和Bw条件下，单位重量的功耗W/KG值，由下式计
EI叠片铁芯
Ae Aw
环形铁芯
Ae
Aw
Aw
G
带绕铁芯
1
PT×104
AP=（
） 1+X
KoKf FsBwKj
式中： AP ——为Aw和Ae两面积乘积（cm4）；
PT ——变压器视在功率（w）；
Bw ——工作磁通密度（T）；
Fs ——开关工作频率（Hz）；
Ko ——窗口使用系数，一般取0.4； Kf ——波形系数，方波Kf =4.0，正弦波Kf =4.44；
算磁芯功耗。
Pf e′= W × Wt
KG
（W）
15、验算： 若Pf e′＜Pf e，设计通过； 若Pf e′＞Pf e，应重新选择磁芯进行计算。
a2 + b2 为骨架外径尺寸的1/2。
b2 b1
a1
a2
3、计算原边绕组匝数Np：
Vp×104
Np= KfFsBwAe
（匝）
4、计算原边电流I p： Ip= Po Vpη
5、计算电流密度J：
J=Kj（Aw ·Ae）X
(A)
（A/cm2 ）
6、计算原边绕组裸线直径dP和截面积Axp：
dP=1.13
I p×（0.707）※