最近在設計逆變器,但對于變壓器設計方面不太明白。比如手頭上有一個EI40的磁芯,做容量200W的推挽逆變變壓器,輸入12VDC,輸出310V。不知道從哪方面入手。在論壇上也看了好多帖子,但都只是直接給出初次級線徑和匝數,其中涉及的相關計算過程都沒有公布,這就給了像我一樣的初學者出了個難題。在這先開個頭,請教各位關于逆變變壓器的設計計算過程。在這先謝過了
附EI40磁芯參數
最近在設計逆變器,但對于變壓器設計方面不太明白。比如手頭上有一個EI40的磁芯,做容量200W的推挽逆變變壓器,輸入12VDC,輸出310V。不知道從哪方面入手。在論壇上也看了好多帖子,但都只是直接給出初次級線徑和匝數,其中涉及的相關計算過程都沒有公布,這就給了像我一樣的初學者出了個難題。在這先開個頭,請教各位關于逆變變壓器的設計計算過程。在這先謝過了
附EI40磁芯參數
謝謝前面三位給出的設計參數。但作為初學者,我們更注重的是求解過程。
之前看到一本書里面講,第一步先確定逆變器的主電路拓撲形式和工作頻率。現在所用電路拓撲都是推挽,工作頻率一般在幾十KHz,假設取30K。
第二步,確定變壓器變比。為確保逆變器在輸入低電壓時能正常輸出,要求在最低輸入壓時能輸出最高電壓,假設輸入最低電壓為10.8V時,最高輸出要達到310V,則變比為310/10.8=28.7,這中間忽略整流管的壓降。
第三,確定磁芯的材料和最大工作磁密。在這假設就開頭的EI40磁芯。在100KHz時為200mT。不知道怎么確定在30KHz時是多少,還是200mT?
第四,確定導線電流密度J。對于自然冷卻的高頻變壓器,J最好不要超過3A每平方毫米。
第五,確定窗口利用系數Kc。一般取0.1~0.4,假設在這Kc取0.4。
第六,確定變壓器的效率。為了讓制作的變壓器有一定的余量,減去些銅損和鐵損,取效率95%。
第七,求初次級繞組匝數。這一步暫時不理解相關的公式。
最后,求導線截面積、勵磁電感、勵磁電流、鐵損和銅損。
在這希望能得到論壇里的各位高手能真正舉個例子,列出相關的計算過程,好讓我們這些初學都能真正學到東西。謝謝
推挽式變壓器的設計分為AP法和KG法兩種設計方法,這兩種設計方法都是以幾何參數進行設計,主要區別在于,KG法是AP的基礎上考慮了電壓調整率,即加入電壓調整率參數。下面是兩種方法設計流程:
第一:計算視在功率:
PT=Po(1+1/G)1.414
式中的PT 是視在功率,Po是輸出功率,G是變壓器的能量傳遞效率,
第二:計算KE:
KE=0.145Kf^2Fs^2Bw^2 x 10^-4
式中Kf是波形因素,方波為4,正弦波為4.44,Fs是開關頻率,Bw磁通密度。
第三:計算KG:
KG=PT/2aKe
式中a 是電壓調整率
磁環KG用以下公式進行計算:
KG=Ae^2AwKo/MLT
式中的Ae是芯的有限面積,Aw 是芯環的有限面積,MLT是每匝線圈的長度。
第四:根據KG值選擇磁環的大小。
第五:計算AP:如果是KG法設計變壓器,不用這一步。
AP=(PT x 10^4/KoKfFsBWKj)^1/1+x
式中Ko是變壓器窗口使用系數。Kj是電流密度比例系數,X 是磁芯類型常數
第六:根據AP值選技磁環的大小,如果是使用KG法,不用這一步。
第七:計算原邊線圈數:
NP=Vs x 10^4/KfFsBWAe
式中的NP為原邊線圈數,Vs是最小輸入電壓。
第八:計算原邊峰值電流
Ip=Po/VsG
第九:計算電流密度:
J=PT x 10 ^4/KoKfFsBwAp
第十:計算原邊線圈的線經:
Axp=Ip/J
如果是全波整流Ip需要按0.707進行折算。公式如下:
Axp=0.707Ip/J
第十一:根據Axp值選擇導線規格:
第十二:計算原邊線圈阻值:
Rp=NpMLT UR/CM x 10^-6
第十三:計算銅損:
Pcup=IpRp
第十四:計算副邊線圈數:
Ns=(VoNp/Vs)(1+a/100);
第十五:計算副邊線圈線經:
Axs=Io/J
式中的Io的是輸出電流:如果是全波整流,需要按0.707折算。
Axs=Io x 0.707 / J
第十六:根據Axs值選擇副邊線圈的導線規格。
第十六:計算副邊線圈電阻:
Rs=Ns MLT UR/CM x 10^-6
第十七:計算副邊銅損:
Pcus=IoRs
第十八:計算總的銅損:
Pcu=Pcup+Pcus
第十九:檢驗電壓調整率:
a =(Pcu x 100)/Po
第二十:計算滿足效率下的總損耗:
Pc=Po/G-Po
第二十一:計算允許的鐵損:
Pfe=Pc-Pcu
第二十二:根據線路計算實際發生損耗:
W/kg=0.165 x 10^-3Fs^1.41Bw^1.77
第二十三:計算實際鐵損:
Pfes=W/kg Wtfe
式中Wtfe是單位內的鐵損:
第二十四:根據實際鐵損值和允許鐵損值檢驗鐵損是否達標:
第二十五:計算單位面的損耗:
Q=(Pcu+Pfes)/As
式中As是磁環總面積。
第二十六:根據設計數據檢驗總體設計是否達標。
學習!!!
謝謝,學習了。