一文了解電源、整流與濾波電路
出處:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于:2020-07-14 14:41:32
對(duì)于單極性開關(guān)變壓器,由于磁芯工作于磁滯回線的半?yún)^(qū),所以磁芯損耗約為雙極性開關(guān)變壓器的一半。變壓器總損耗為總銅耗與磁芯損耗之和。
MOSFET 開關(guān)管工作的占空比 Dmax:
式中:Vor 為副邊折射到原邊的反射電壓,當(dāng)輸入為 AC 220V 時(shí)反射電壓為 135V;VminDC 為整流后的直流電壓;VDS 為 MOSFET 功率管導(dǎo)通時(shí) D 與 S 極間電壓,一般取 10V。
變壓器原邊繞組電流峰值 IPK 為:
式中:η為變壓器的轉(zhuǎn)換效率;Po 為輸出額定功率,單位為 W。
變壓器原邊電感量 LP:
式中:Ts 為開關(guān)管的周期(s);LP 單位為 H。
變壓器的氣隙 lg:
式中:Ae 為磁芯的有效截面積(cm2);△B 為磁芯工作磁感應(yīng)強(qiáng)度變化值(T);Lp 單位取 H,IPK 單位取 A,lg 單位為 mm。
變壓器磁芯
反激式變換器功率通常較小,一般選用鐵氧體磁芯作為變壓器磁芯,其功率容量 AP 為
式中:AQ 為磁芯窗口面積,單位為 cm2;Ae 為磁芯的有效截面積,單位為 cm2;Po 是變壓器的標(biāo)稱輸出功率,單位為 W;fs 為開關(guān)管的開關(guān)頻率;Bm 為磁芯磁感應(yīng)強(qiáng)度,單位為 T;δ為線圈導(dǎo)線的電流密度,通常取 200~300A/cm2,η是變壓器的轉(zhuǎn)換效率;Km 為窗口填充系數(shù),一般為 0.2~0.4;KC 為磁芯的填充系數(shù),對(duì)于鐵氧體為 1.0。
根據(jù)求得的 AP 值選擇余量稍大的磁芯,一般盡量選擇窗口長(zhǎng)寬之比較大的磁芯,這樣磁芯的窗口有效使用系數(shù)較高,同時(shí)可以減少漏感。
變壓器原邊匝數(shù) NP:
式中:△B 為磁芯工作磁感應(yīng)強(qiáng)度變化值(T),Ae 單位為 cm2,Ts 單位為 s。
變壓器副邊匝數(shù) Ns:
式中:VD 為變壓器二次側(cè)整流二極管導(dǎo)通的正向壓降。
功率開關(guān)管的選擇
開關(guān)管的電壓應(yīng)力 UDS
一般選擇 DS 間擊穿電壓應(yīng)比式(9)計(jì)算值稍大的 MOSFET 功率管。
繞組電阻值 R:
式中:MUT 為平均每匝導(dǎo)線長(zhǎng)度(cm);N 為導(dǎo)線匝數(shù);
為 20℃時(shí)導(dǎo)線每 cm 的電阻值(μΩ)。
繞組銅耗 PCU 為:
原、副邊繞組電阻值可通過(guò)求繞組電阻值 R 的公式求出,當(dāng)求原邊繞組銅耗時(shí),電流用原邊峰值電流 IPK 來(lái)計(jì)算;求副邊繞組銅耗時(shí),電流用輸出電流 Io 來(lái)計(jì)算。
磁芯損耗
磁芯損耗取決于工作頻率、工作磁感應(yīng)強(qiáng)度、電路工作狀態(tài)和所選用的磁芯材料的性能。對(duì)于雙極性開關(guān)變壓器,磁芯損耗 PC:
式中:Pb 為在工作頻率、工作磁感應(yīng)強(qiáng)度下單位質(zhì)量的磁芯損耗(W/kg); Gc 為磁芯質(zhì)量(Kg)。
對(duì)于單極性開關(guān)變壓器,由于磁芯工作于磁滯回線的半?yún)^(qū),所以磁芯損耗約為雙極性開關(guān)變壓器的一半。變壓器總損耗為總銅耗與磁芯損耗之和。
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