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2、路 檢測(cè)電路 信號(hào)發(fā)生 傳感應(yīng)用 放大電路 開關(guān)電源 汽車電路 接口電路 遙控控制 光電電路 收音射頻 家用電器 音響功放 電源電路 嵌 入 式 匯編語言 Arm處理器 PIC單片機(jī) 51單片機(jī) uCOS基礎(chǔ) Linux Vxworks 源碼算法 DSP基礎(chǔ) C語言學(xué)習(xí) 經(jīng)驗(yàn)心得 工作經(jīng)驗(yàn) 求職經(jīng)驗(yàn) 網(wǎng)友雜談 校園生活 電子基礎(chǔ) 控制技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 常用芯片 總線接口 LED知識(shí)

3、 電子電路 器件參數(shù) 器件知識(shí) 電子制作 遙控控制 無線電子 音響HIFI 競賽作品 畢業(yè)設(shè)計(jì) 告警電路 微處理器 電源技術(shù) 天線制作 儀器儀表 照明顯示 制作基礎(chǔ) 技術(shù)文章 天線技術(shù) 電源技術(shù) 嵌入式系統(tǒng) 傳感控制 邏輯器件 濾波技術(shù) 單片機(jī) PCB技術(shù) 無線電子 放大器 工控技術(shù) 接口總線 開關(guān)技術(shù) 通信網(wǎng)絡(luò) 高頻開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)過程實(shí)例 ------------------------

4、-------------------------------------------------------- 高頻開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)過程實(shí)例 在傳統(tǒng)的高頻變壓器設(shè)計(jì)中，由于磁心材料的限制，其工作頻率較低，一般在20kHz左右。隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展，電源系統(tǒng)的小型化，高頻化和高功率比已成為一個(gè)永恒的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)。因此，研究使用頻率更高的電源變壓器是降低電源系統(tǒng)體積，提高電源輸出功率比的關(guān)鍵因素。本文根據(jù)超微晶合金的優(yōu)異電磁性能，通過示例介紹30kHz超微晶高頻開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)。 1變壓器的性能指標(biāo) 工作頻率f：30kHz 　　變換器輸

5、入電壓Ui:DC300V 　　變換器輸出電壓U0:DC2100V 　　變換器輸出電流I0.08A 　　整流電路：橋式整流 　　占空比D：1％～90％ 　　輸出效率η:≥80％ 　　耐壓：DC12kV 　　溫升：＋50℃ 　　工作環(huán)境條件:－55℃～＋85℃ 2變壓器磁心的選擇與工作點(diǎn)確定 　　從變壓器的性能指標(biāo)要求可知，傳統(tǒng)的薄帶硅鋼、鐵氧體材料已很難滿足變壓器在頻率、使用環(huán)境方面的設(shè)計(jì)要求。磁心的材料只有從坡莫合金、鈷基非晶態(tài)合金和超微晶合金三種材料中來考慮，但坡莫合金、鈷基非晶態(tài)價(jià)格高，約為超微晶合金的數(shù)倍，而飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs卻

6、為超微晶合金2/3左右，且加工工藝復(fù)雜。因此，綜合三種材料的性能比較（表1），選擇飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs高，溫度穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉，加工方便的超微晶合金有利于變壓器技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 圖1（1）鈷基非晶態(tài)合金和超微晶合金的主要磁性能比較 　　磁心工作點(diǎn)的選擇往往從磁心的材料，變壓器的工作狀態(tài)，工作頻率，輸出功率，絕緣耐壓等因素來考慮。超微晶合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs較高約為1.2T，在雙極性開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)中，磁心的最大工作磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm一般可取到0.6～0.7T，經(jīng)特別處理的磁心，Bm可達(dá)到0.9T。在本設(shè)計(jì)中，由于工作頻率、絕緣耐壓、使用環(huán)境的原因，把最大工作磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm

7、定在0.6T，而磁心結(jié)構(gòu)則定為不切口的矩形磁心。這種結(jié)構(gòu)的磁心與環(huán)形磁心相比具有線圈繞制方便、分布參數(shù)影響小、磁心窗口利用率高、散熱性好、系統(tǒng)絕緣可靠、但電磁兼容性較差。 3變壓器主要參數(shù)的計(jì)算 3.1變壓器的計(jì)算功率 半橋式變換器的輸出電路為橋式整流時(shí)，其開關(guān)電源變壓器的計(jì)算功率為： Pt=UoIo(1＋1/η)(1) 將Uo=2100V,Io=0.08A,η=80％代入式（1），可得Pt=378W。 3.2變壓器的設(shè)計(jì)輸出能力 變壓器的設(shè)計(jì)輸出能力為： Ap=(Pt·104/4BmfKWKJ)1.16（2） 式中：工作頻率f為30kHz

8、，工作磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm取0.6T，磁心的窗口占空系數(shù)KW取0.2，矩形磁心的電流密度（溫升為50℃時(shí)）KJ取468。經(jīng)計(jì)算，變壓器的設(shè)計(jì)輸出能力AP=0.511cm4。 3.3變壓器的實(shí)際輸出能力 鐵基超微晶鐵心及超微晶軟磁合金通過省級(jí)技術(shù)鑒定 　　1999年10月24日，由江西省科委等機(jī)關(guān)委托主持的對(duì)江西大有科技有限公司研制的新產(chǎn)品DY－ON型鐵基超微晶磁鐵心和超微晶軟磁合金通過了省級(jí)技術(shù)鑒定，獲得與會(huì)專家學(xué)者的高度評(píng)價(jià)，一致認(rèn)為這兩項(xiàng)產(chǎn)品性能穩(wěn)定，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)分別達(dá)到美國UL94－P標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)GBm292－89技術(shù)要求，在國內(nèi)同類產(chǎn)品中具有特色。 　　非晶態(tài)（超微晶）

9、軟磁合金，是90年代世界六大高科技新型材料之一，它具有優(yōu)異的特點(diǎn)，目前國內(nèi)市場供不應(yīng)求，前景廣闊。 　　聯(lián)系人：江西省宜春市東風(fēng)大街62號(hào)宜春地區(qū)糧食局（336000）方華平 變壓器的輸出能力即磁心的輸出能力，它取決于磁心面積的乘積（AP），其值等于磁心有效截面積（AC）和它的窗口截面積（Am）的乘積，即：AP=ACAm(3) 在變壓器的設(shè)計(jì)中，變壓器的輸出能力必須大于它的設(shè)計(jì)輸出能力。在設(shè)計(jì)中，我們選用的矩形磁心的尺寸為：10×10×39×13.4（即：a=10mm，b=10mm，c=13.4mm，h=39mm），實(shí)際AP達(dá)3.66cm4(其中磁心截面積的占空系

10、數(shù)KC取0.7)，大于變壓器的設(shè)計(jì)輸出能力0.511cm4，因此，該磁心能夠滿足設(shè)計(jì)使用要求。 3.4繞組計(jì)算 初級(jí)匝數(shù)：D取50％，Ton=D/f=0.5/(30×103)=16.67μs, 忽略開關(guān)管壓降，Up1=Ui/2=150V。 N1=Up1Ton10－2/2BmAc=(150×16.67)10－2 /(2×0.6×1×1×0.7)=29.77匝 取N1=30匝 次級(jí)匝數(shù)：忽略整流管壓降，Up2=Uo=2100V。 N2=Up2N1/Up1=(30×2100)/150=420匝 3.5導(dǎo)線線徑 Ip1=Up2Ip2/Up1=

11、0.08×2100/150=1.12A 電流密度：J=KjAp－0.1410－2=468×0.511－0.14 ×10－2=5.14A/mm2 考慮到線包損耗與溫升，把電流密度定為4A/mm2 （1）初級(jí)繞組： 計(jì)算導(dǎo)線截面積為Sm1=Ip1/J=1.12/4=0.28mm2 初級(jí)繞組的線徑可選d=0.63mm,其截面積為0.312mm2的圓銅線。 (2)次級(jí)繞組： 計(jì)算導(dǎo)線截面積為Sm2=Ip2/J=0.08/4=0.02mm2。 次級(jí)繞組的線徑可選d=0.16mm的圓銅線，其截面積為0.02mm2。為了方便線圈繞制也可選用線徑較粗的導(dǎo)線

12、。 4線圈繞制與絕緣 　　為減小分布參數(shù)的影響，初級(jí)采用雙腿并繞連接的結(jié)構(gòu)，次級(jí)采用分段繞制，串聯(lián)相接的方式，降低繞組間的電壓差，提高變壓器的可靠性，繞制后的線圈厚度約為4.5mm。小于磁心窗口寬度13.4mm的一半。在變壓器的絕緣方面，線圈絕緣選用抗電強(qiáng)度高、介質(zhì)損耗低的復(fù)合纖維絕緣紙，提高初、次級(jí)之間的絕緣強(qiáng)度和抗電暈?zāi)芰?。變壓器絕緣則采用整體灌注的方法來保證變壓器的絕緣使用要求。 5結(jié)束語 　　該超微晶開關(guān)電源變壓器，環(huán)氧灌注絕緣后通過了產(chǎn)品的電性能檢測(cè)和機(jī)載條件的環(huán)境試驗(yàn)，已用于機(jī)載設(shè)備，變壓器的溫升<35℃，工作效率達(dá)到90％以上，且波形質(zhì)量優(yōu)異，電性能參數(shù)穩(wěn)定。超微晶合金薄帶是新型的軟磁合金，電磁性能優(yōu)異，價(jià)格低廉，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，在高頻電磁元件領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，特別是在陣面雷達(dá)系統(tǒng)中的電源、激勵(lì)變壓器、電感等。在100kHz的使用條件下，可以取代鐵氧體、坡莫合金用作磁心材料。 本文來自: DZ3W.COM 原文網(wǎng)址：