三,计算初级峰值电流和初级绕组导线线径。 初级电流的大小等于所有次级阶梯斜坡电流以各自的匝比折算到初级的电流值加上励磁电流。在一小节里设定当直流输入电压为最小值的时候,此时导通时间最大,占空比最大目为80%。当开关管导通时,初级绕组电流以阶梯斜坡形式变化,我们以斜坡中点值为等效的平顶方波幅值Ipft,则输入功率Pin=Vdc*0.8lpft,此处取该电源效率为80%(一般情况下都能达到),输出功率Po=0.8Pin 则有:Pin=1.25Po=Vdc0.8lpft Po为10W,设最低电压输入为11V,则初级峰值电流Ipft=1.42A. 每个初级半绕组在每个半周期里面流过等效Ipft峰值的方波电流,其占空比是0.4,初级电流有效值 Irms=lpft(y0.4)(rms是指均方根值,AC的有效电压或电流) 带入数据求得Irms~0.9A 初级绕组线径选择:保守选用电流密度为4Amm?,则初级绕组所需要的单匝导线直径为 D=1.13*√(l-j) I是电流有效值0.9A,i是电流密度4A/mm2,:带入计算D~0.536mm [高频变压器电流密度一般选用4.5A/mm2,如果要求不高可以选5A/mm2,如果温度环境比较恶劣,然后又是密闭环境应选4A/mm^2,军工要求则应更低] 必须考虑趋肤效应,趋肤深度定义为导体中电流密度减小到导体截面表层电流密度的1/e(自然对数e=0.71828183)或37%处的深度。该公式为: 公式可以简化为:Δ=Kx66.1Nf(mm),f是工作频率(Hz),K是常数,对铜而言K=1,铜导体的穿透深度(20'C) 带入数据f=50000Hz计算的Δ=0.2955mm,为了避免繁琐的计算,可以查表格: 50KHz下有效率的载流导线截面是0.2955*2=0.591~0.6mm,用超过此线径的导线,导线利用率较低,因为超出的部分通过的电流很少甚至没有。可以取1根0.6mm的漆包线绕,或是多根0.1~0.3的并绕,这样既提高了导线的利用率也满足了所需的最低的导线截面。由于我们采用了三明治绕法,即两半次级绕组夹一层初级绕组,该有效层数是0.5层,邻近效应影响不大。 附上优化Fr率的图 先牢记一个单位转换:1mil=0.0254mm(毫米),关于MCM,是千圆密耳的缩写,一种老式的线规 测量方法,1MCM=1kcmil=0.5067平方毫米。 书中给出的500圆密耳每有效安培,其实就是指4A/mm?的电流密度。导线所需的截面积就是 500xlrms=3230圆密耳,换单位成平方毫米,即3.230x0.5067~1.64mm?,最后可以得到该单匝导线直径:1.44mm |