在我們目前的開關電源設計,很多電源工程師并沒有這種研究變壓器的精神在里面,他們多數還是定議在變壓器能用,溫升不高,,個頭大點也不影響整個電源的效率,相關還喜歡上這一口,總覺著變壓器要大一號,安全,可靠, 其實,在變壓器技術發展到今天,技術突破至今天,已經有很多的改變了,很多書上的窗口利用率還定議在0.4左右的取值,但是實際上,大功率開關電源,基本上要取到0.9左右的利用率,這樣設計的變壓器,塊頭就小了很多,比如愛默生和華為的,還有目前充電樁的,基本上都已經采用這種方案 ,它可以讓變壓器做得很矮,很小,從而讓自己的電源做得很小。但功率與效率不變,這里有相當的一部份技術依靠于變壓器的設計技術。
下面,我分享一下我在電源上如何來設計合適于自己的變壓器經驗, 希望與很多喜歡設計變壓器或從事電源的工程師,分享一下自己的經驗, 多多交流
首先,已知輸出電壓U, 工作頻率f, 心中估選一款型號尺寸的磁芯(這相當一部份可以依靠于經驗),定議你設計時要用多大的磁通密度B, 然后就可以:
根據U*dT=W*S*dB, 根據不同的波形,dT=1/2f, dB=2B, W=匝數, S=Ae, 你可以初步定議你的B值,S值,f頻率,輸出電壓,來反推并計算出你的W(匝數)(這是次級的匝數哦,因為是輸出電壓計算的。 然后你再通過輸出與輸出電壓的比值,來定議出你的變比N, 然后用N=Np:NS, 計算出你的初級的匝數, 到這里,你就可以確定出了你的初級匝數W1, 次級匝數W2, 當然,這兩個匝數只是你計算出來的數值, 實際上你要不要取這樣的值,還得考慮到其它的因素,比如,窗口利用率,電流密度,
(如果你的窗口利用率在0.4左右,電流密度也在5~8A/mm^2, )那么你也可以嘗試在變比不改變的情況下,把初級與次級的匝數往上增加,從而降低你的磁通密度,防止磁飽和,
(如果你的窗口利用率0.95了,電流密度在10A/mm^2),繞下去已經很困難了,你可以適當的通過提高頻率f, 和設計磁通密度更高的值,來減小初級與次級的匝數, 來達到你不想改變磁芯,又想繞得下,又想電流密度不大的情況
在變壓器工作在不飽和的工作狀態,變壓器的其它參數,剛是主要圍繞著它慢慢展開,比如說,我應該定議多少的初級電感量L值,我應該留多大的氣隙,我怎么樣才能把漏感LL做得更好些,我怎么樣才能把變壓器設計得更好繞一些, 方便批量生產,等等,
對于初學者,或是很多電源工程師,以為這里應該有一套套的計算公式,可以方便,準確的計算出你所需要的參數, 但是我告訴你,什么叫“參數”,那就只是參考的數值,很多還得依靠于經驗,方法,折中辦法,這才是一個經驗豐富的資深電源和變壓器設計工程師最實在的做法。
比如; <變壓器與電感器設計手冊第3版>和第4版,這兩本書我都有研究過, 里面用相當多的案例講述了變壓器如何如何計算,設計, 我也反復推導過很多次,其實大道至簡,講來講去,就是我上面提到的這條公式,U*dT=W*S*dB, 就搞定了.
希望與大家共勉, 多交流.