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求助變壓器設計

我這需要設計一款電源,瞬時功率5kw,工作頻率200k到700k可調,一般工作時間只有1%,負載為50R。

我現在是用單片機產生一個頻率200k到700k可調的方波信號源,同時控制此信號源的脈寬為1%,我打算用IGBT組全橋電路,請問全橋輸出變壓器蓋怎么設計。磁芯材料跟大小用什么?初級、次級匝數是多少?需要其他繞組嗎?銅線用怎樣的?

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gavinxie
LV.2
2
2013-06-18 21:15
沒有高手回答我嗎
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2013-06-20 09:46

變壓器設計方法一樣的,比如AP法。

磁芯材料可用PC40之類的,大小跟輸出功率有關,根據輸出功率按照某種方法(比如AP法)選磁芯大小。

初級匝數也按照上面這種方法計算。匝比需要根據輸入、輸出電壓、占空比決定。

由于頻率較高,銅線要考慮趨膚效應,可能需要選用多股線,并確定直徑。并根據期望的電流密度(比如6A/mm^2)選擇合適的多股線并聯數。

至于具體怎么計算,需要你自己去推導。

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gavinxie
LV.2
4
2013-06-20 16:25
@新月GG
變壓器設計方法一樣的,比如AP法。磁芯材料可用PC40之類的,大小跟輸出功率有關,根據輸出功率按照某種方法(比如AP法)選磁芯大小。初級匝數也按照上面這種方法計算。匝比需要根據輸入、輸出電壓、占空比決定。由于頻率較高,銅線要考慮趨膚效應,可能需要選用多股線,并確定直徑。并根據期望的電流密度(比如6A/mm^2)選擇合適的多股線并聯數。至于具體怎么計算,需要你自己去推導。

網上好像找不到PC40材料的性能參數,例如磁導率擺幅、飽和磁通、局里溫度、磁阻之類。

看到飛磁的3f3 3f4都可以滿足這個頻率,不知道5kw的磁芯價格怎么樣。

恩  我目前就是按照這個方法在設計。還有兩個問題:700khz下分布參數會不會很嚴重?主要考慮哪些?5kw的EMI也要注意什么吧?

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2013-06-20 16:36
@gavinxie
網上好像找不到PC40材料的性能參數,例如磁導率擺幅、飽和磁通、局里溫度、磁阻之類。看到飛磁的3f33f4都可以滿足這個頻率,不知道5kw的磁芯價格怎么樣。恩 我目前就是按照這個方法在設計。還有兩個問題:700khz下分布參數會不會很嚴重?主要考慮哪些?5kw的EMI也要注意什么吧?

分布參數會嚴重,導致計算與實際參數誤差較大,所以調試工作量會比較大。

布線比較重要,合理走線。

EMI可能反而好處理,因為開關頻率高,所以EMI濾波器會比較容易選擇。

功率較高,所以要注意EMI磁芯不要飽和。

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gavinxie
LV.2
6
2013-06-21 08:56
@新月GG
分布參數會嚴重,導致計算與實際參數誤差較大,所以調試工作量會比較大。布線比較重要,合理走線。EMI可能反而好處理,因為開關頻率高,所以EMI濾波器會比較容易選擇。功率較高,所以要注意EMI磁芯不要飽和。

打算用IGBT搭個全橋。我以前考慮的布局布線 都是在PCB上考慮的,PCB外的電線不太清楚怎么考慮。像IGBT的輸入、輸出引線,主變壓器的輸入輸出線,這些應該都是要用電線的吧,改怎么處理呢?

EMI沒處理過,EMI濾波器是不是就是電源輸入口選用的濾波器啊?這個主要是逆制傳導發射的。輻射發射是不是各個部分用屏蔽罩隔離就好了?

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2013-06-21 10:14
@gavinxie
打算用IGBT搭個全橋。我以前考慮的布局布線都是在PCB上考慮的,PCB外的電線不太清楚怎么考慮。像IGBT的輸入、輸出引線,主變壓器的輸入輸出線,這些應該都是要用電線的吧,改怎么處理呢?EMI沒處理過,EMI濾波器是不是就是電源輸入口選用的濾波器啊?這個主要是逆制傳導發射的。輻射發射是不是各個部分用屏蔽罩隔離就好了?

IGBT能做到這么高頻率嗎?MOSFET比較適合吧。

自然是PCB布線,不推薦飛線。

EMI濾波器分輸入EMI濾波器和輸出EMI濾波器,看你的具體要求,對傳導輻射都有改善。

用屏蔽罩隔離是可以,但不是萬能的,具體問題還需要具體分析,主要還是要靠調試解決。

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lixz
LV.5
8
2013-06-21 10:33

你在做不簡單的事……

按照你的描述 應該是納秒范圍的功率脈沖

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gavinxie
LV.2
9
2013-06-21 13:42
@新月GG
IGBT能做到這么高頻率嗎?MOSFET比較適合吧。自然是PCB布線,不推薦飛線。EMI濾波器分輸入EMI濾波器和輸出EMI濾波器,看你的具體要求,對傳導輻射都有改善。用屏蔽罩隔離是可以,但不是萬能的,具體問題還需要具體分析,主要還是要靠調試解決。

恩   是要用MOS管了。這MOS管型號改選怎樣的呢?

你是說開關管、變壓器、和輸出阻抗匹配 都應該在一個PCB上?

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gavinxie
LV.2
10
2013-06-21 13:44
@lixz
你在做不簡單的事……按照你的描述應該是納秒范圍的功率脈沖

沒上MHz哦  200khz--700khz

假如500khz的話,20個周期就是 40us的脈寬。

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2013-06-21 14:12
@gavinxie
恩  是要用MOS管了。這MOS管型號改選怎樣的呢?你是說開關管、變壓器、和輸出阻抗匹配都應該在一個PCB上?

推薦都在PCB上(如果布線有困難,可以飛線),盡量不要有松動的電線,實在不行也要把線盡量固定,不要隨意擺動。

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lixz
LV.5
12
2013-06-21 15:13
@gavinxie
沒上MHz哦 200khz--700khz假如500khz的話,20個周期就是40us的脈寬。
比方500khz 周期時間2us.脈沖持續1% 那么 20ns..
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gavinxie
LV.2
13
2013-06-21 16:03
@lixz
比方500khz周期時間2us.脈沖持續1%那么20ns..
1%的意思是發10個脈沖后 休息1000個脈沖時間
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2013-06-21 16:11
@gavinxie
1%的意思是發10個脈沖后休息1000個脈沖時間

原來是間歇模式。

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gavinxie
LV.2
15
2013-06-21 16:26
@新月GG
原來是間歇模式。
這種跟普通的連續工作模式 沒多大區別吧。5kw只的是峰值功率。
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gavinxie
LV.2
16
2013-06-21 16:33
@新月GG
變壓器設計方法一樣的,比如AP法。磁芯材料可用PC40之類的,大小跟輸出功率有關,根據輸出功率按照某種方法(比如AP法)選磁芯大小。初級匝數也按照上面這種方法計算。匝比需要根據輸入、輸出電壓、占空比決定。由于頻率較高,銅線要考慮趨膚效應,可能需要選用多股線,并確定直徑。并根據期望的電流密度(比如6A/mm^2)選擇合適的多股線并聯數。至于具體怎么計算,需要你自己去推導。

PC40 在700khz時損耗比有400kw/m3  散熱不過關的感覺

參數如鏈接:

http://www.tdk.co.jp/tcfx01/c16_1.pdf

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2013-06-21 16:47
@gavinxie
這種跟普通的連續工作模式沒多大區別吧。5kw只的是峰值功率。

間歇工作模式,原理是一樣的,沒區別。

肯定也有自身的特點,比如電路一直工作在動態,穩定性會怎么樣?

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gavinxie
LV.2
18
2013-06-21 16:58
@新月GG
間歇工作模式,原理是一樣的,沒區別。肯定也有自身的特點,比如電路一直工作在動態,穩定性會怎么樣?
穩定性?  沒考慮過呢,  我怎么對電源的動態過程沒什么印象呢。書上沒講到這點
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2013-06-21 17:00
@gavinxie
穩定性? 沒考慮過呢, 我怎么對電源的動態過程沒什么印象呢。書上沒講到這點

就好像這個電路一會工作一會不工作。1%時間有輸出,99%時間無輸出。而不是一直都有輸出。

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鄭科
LV.1
20
2013-06-21 17:28
@新月GG
就好像這個電路一會工作一會不工作。1%時間有輸出,99%時間無輸出。而不是一直都有輸出。

恩   是要用MOS管了。這MOS管型號改選怎樣的呢?

你是說開關管、變壓器、和輸出阻抗匹配 都應該在一個PCB上?

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2013-06-21 17:32
@鄭科
恩  是要用MOS管了。這MOS管型號改選怎樣的呢?你是說開關管、變壓器、和輸出阻抗匹配都應該在一個PCB上?

計算下MOS管的耐壓,電流,按照這個選,選法和別的電路沒有區別。

推薦是用PCB走線,這樣一致性好,容易控制。

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gavinxie
LV.2
22
2013-06-22 10:19
@新月GG
計算下MOS管的耐壓,電流,按照這個選,選法和別的電路沒有區別。推薦是用PCB走線,這樣一致性好,容易控制。
問個弱智的問題,計算了MOS的耐壓跟電流,然后怎么選管子呢?百度搜嗎
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gavinxie
LV.2
23
2013-06-22 10:20
@新月GG
就好像這個電路一會工作一會不工作。1%時間有輸出,99%時間無輸出。而不是一直都有輸出。

恩  這個是這樣的,但具體怎么算動態呢?

哦   這個我自己查找資料看看吧

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2013-06-22 10:35
@gavinxie
問個弱智的問題,計算了MOS的耐壓跟電流,然后怎么選管子呢?百度搜嗎

計算MOS管的實際峰值電壓,比如計算出來是450V,然后留一定裕量(主要是電壓尖峰毛刺,以及留有一定裕量),比如150V(假設尖峰電壓100V,裕量50V),這樣就可以選擇600V耐壓的MOS管。計算MOS管的實際有效值電流,比如3A,按照經驗選3倍裕量,這樣就可以選擇9A的MOS管。

具體選什么管子,還是要測試決定,看是否滿足電壓降額要求、溫升降額要求。

選什么品牌的管子,最好是問在這方面有經驗的人,最好選用國外好的品牌。

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gavinxie
LV.2
25
2013-06-24 14:05
@新月GG
計算MOS管的實際峰值電壓,比如計算出來是450V,然后留一定裕量(主要是電壓尖峰毛刺,以及留有一定裕量),比如150V(假設尖峰電壓100V,裕量50V),這樣就可以選擇600V耐壓的MOS管。計算MOS管的實際有效值電流,比如3A,按照經驗選3倍裕量,這樣就可以選擇9A的MOS管。具體選什么管子,還是要測試決定,看是否滿足電壓降額要求、溫升降額要求。選什么品牌的管子,最好是問在這方面有經驗的人,最好選用國外好的品牌。
你有常用品牌推薦嗎
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gavinxie
LV.2
26
2013-07-03 17:10
@新月GG
就好像這個電路一會工作一會不工作。1%時間有輸出,99%時間無輸出。而不是一直都有輸出。

脈沖功率有5kw  但平均功率只有50w。不知道磁芯是按脈沖功率還是平均功率來選?

個人以為MOS管需要600V30A(這是按照脈沖功率算的),很難找這樣的管子,到現在還沒找到

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黃燚
LV.7
27
2013-07-04 21:45
AP法設計變壓器 ,希望對你有用
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