高頻變壓器的最大承受功率Po(max)與磁芯截面積Ae和窗口面積的面積積Ap之間存在:
由實(shí)際功率電感可以計(jì)算出最大輸出功率,升壓開(kāi)關(guān)電源的效率一般在80%~90%之間,設(shè)計(jì)中η取80%,Po為15w,Ku為窗口利用系數(shù),取典型值0.29,Bmax取一般值O.25 T,Kj為電流密度,取一般值600 A/cm2。每個(gè)磁芯都有固定的面積積,在廠家提供的磁芯參數(shù)表里面查詢大于或等于所求面積積的磁芯,可以獲得符合要求的EE形磁芯,其中磁芯EE-25參數(shù)如圖3(a)所注,其中相關(guān)尺寸數(shù)據(jù)如下:
由于EE-25的面積積為0.428,大于0.384,因此,選擇EE-25型磁芯。
2.3 原邊繞組電流
2.4 原邊電感量
原邊電感量為:
這個(gè)匝數(shù)計(jì)算出來(lái)為原邊最少匝數(shù),取22匝。其中Bmax為磁芯飽和磁通密度(0.25 T)(選定磁芯后就已經(jīng)確定)。
2.5 副邊繞組匝數(shù)
副邊繞組匝數(shù)為:
這里取值690匝,UF為輸出整流二極管的導(dǎo)通壓降0.7 V。
對(duì)于多路輸出變壓器而言,先修改前面的輸出功率為各路輸出功率之和,帶入各路對(duì)應(yīng)的UO、UF的值即可計(jì)算出各路輸出的匝數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí),需要在變壓器引入反饋繞組來(lái)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定前端脈寬調(diào)制電路的占空比,反饋電壓為10 V,可以求得反饋繞組匝數(shù)為29.1匝,取整30匝。
2.6繞組線徑和繞線方式
由電流密度定義可以求出繞線的最小線徑:
采用圓形導(dǎo)線,分別為原邊繞組電流2 A,電流密度500 A/cm2,截面積0.004 cm2,直徑O.07 cm;反饋輸出繞組電流0.5 A。電流密度500 A/cm2,截面積0.001 cm2,直徑0.035 cm;負(fù)載輸出繞組電流0.04 A,電流密度500 A/cm2,截面積0.000 0電感器打樣8 cm2,直徑0.01 cm。
為了減小高頻干擾的影響,在計(jì)算繞組線徑時(shí),電流密度K取值比計(jì)算面積時(shí)稍微小一點(diǎn),取值500 A/cm2,以使得導(dǎo)線線徑在滿足繞組電流和功率的情況下選用細(xì)導(dǎo)線并繞的方式繞制原邊繞組,設(shè)計(jì)中采用O.025 cm線徑的導(dǎo)線,并繞線數(shù),取3線并繞的方式繞制原邊線圈。
2.7 引入氣隙
單端反激式變壓器的設(shè)計(jì)和制作時(shí)必須引入氣隙,否則會(huì)出現(xiàn)磁芯飽和,本設(shè)計(jì)和制作選擇在所選EE系列磁芯兩邊墊磁性材料使磁回路加入適當(dāng)?shù)臍庀?,如圖3(b)所示。
式中,lg為氣隙長(zhǎng)度(cm)、AL為磁芯無(wú)氣隙時(shí)的電感因數(shù)(nH/N2),氣隙的位置安排在EE磁芯中是最好的,其氣隙是在磁組件里面被分開(kāi)的,這樣可使邊緣磁通噪聲最小,這也是選擇EE磁芯作為開(kāi)關(guān)變壓器磁芯的一個(gè)重要因素。
3 驗(yàn)證設(shè)計(jì)
3.1 驗(yàn)證最大磁感應(yīng)強(qiáng)度
驗(yàn)證最大磁感應(yīng)強(qiáng)度是否是超過(guò)磁芯的允許值:
小于磁芯磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值。當(dāng)原電感器生產(chǎn)商邊線圈流過(guò)峰值電流時(shí),此時(shí)磁芯達(dá)到最大磁感應(yīng)強(qiáng)度。