為避免音頻噪聲,在輸入電壓范圍內(nèi),開關(guān)頻率應(yīng)在20kHz以上。從以上分析可知,在最高輸入電壓峰值時(shí),開關(guān)頻率最低。故假定在最高輸入電壓峰值的開關(guān)周期為50μs.由式(11)求得
由式(12)得到最低輸入電壓導(dǎo)通時(shí)間
根據(jù)式(8)得到
5. 選擇磁芯
因?yàn)閷?dǎo)通時(shí)間隨輸入電壓平方成反比,因此應(yīng)當(dāng)在最低電壓下選擇磁芯尺寸,只要在最低輸入電壓峰值時(shí)避免飽和。
其中:N-電感線圈匝數(shù);Ae-磁芯有效截面積;Bm《Bs(100)-最大磁通密度,為減少損耗,選擇飽和磁感應(yīng)的70%。
整個(gè)窗口銅的截面積
將式(17)代入(16),整理得到
用AP法選擇磁芯尺寸。
6. 計(jì)算線圈匝數(shù)
7. 線圈導(dǎo)線截面積
例:電感器企業(yè)輸入220V±20%,輸出功率200W,采用臨界連續(xù)。假定效率為0.95.
解:輸入最大電流為
峰值電流為
設(shè)輸出電壓為410V,最高輸入電壓時(shí)最低頻率為20kHz。即周期為50μs,因此,導(dǎo)通時(shí)間為
如果采用磁粉芯,選用鐵硅鋁磁芯。LI2=1.48×3.382×10-3=16.9mJ,選擇77439。有效磁導(dǎo)率為60,其電感系數(shù)AL=135nH,電感1.48mH需要的匝數(shù)為匝 取N=105匝
77439的平均磁路長(zhǎng)度l=10.74cm,磁場(chǎng)強(qiáng)度(Oe)為
由圖得到磁導(dǎo)電感器企業(yè)率為60,H=21Oe,磁導(dǎo)率下降到90%,為了在給定峰值電流時(shí)保持給定電感量,需增加匝數(shù)為N匝,選取111匝。
此時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度H=111×21/105=22.2Oe,μ下降到0.88,此時(shí)電感量
滿足設(shè)計(jì)要求。最高電壓時(shí)開關(guān)頻率提高大約1%。應(yīng)當(dāng)注意到這里使用的是平均電流,實(shí)際峰值電流大一倍,最大磁場(chǎng)強(qiáng)度大一倍,從圖上得到磁導(dǎo)率下降到80%,磁場(chǎng)強(qiáng)度從零到最大,平均磁導(dǎo)率為(0.8+1)/2=0.9,接近0.88。
選取電流密度j=5A/mm2,導(dǎo)線尺寸為
選擇d=0.63mm,d’=0.70mm,截面積Acu=0.312mm2。
核算窗口利用系數(shù)。Aw=4.27cm2,則
77439鐵硅鋁粉芯外徑OD=47.6mm,內(nèi)徑ID=23.3mm。考慮第一層
Nm1=(π(ID-0.5d’-0.05)/1.05d’)-1=96.9 實(shí)際96匝。
第二貼片電感器生產(chǎn)商層只要15匝。