變壓器繞制方法

1、1開(kāi)關(guān)電源變換器的性能指標(biāo)開(kāi)關(guān)電源變換器的部分原理圖如圖1所示。圖1 開(kāi)關(guān)電源變換器原理圖其主要技術(shù)參數(shù)如下：電路形式半橋式；整流形式全波整流；工作頻率f=38kHz ;變換器輸入直流電壓Ui=310V ;變換器輸出直流電壓Ub=14.7V ;輸出電流Io=25A ;工作脈沖的占空度 D=0.25O.85 ;轉(zhuǎn)換效率周)85;變壓器允許溫升 t =5(02 ;變換器散熱方式風(fēng)冷；工作環(huán)境溫度 t=45 85 C。2變壓器磁芯的選擇以及工作磁感應(yīng)強(qiáng)度的確定2.1 變壓器磁芯的選擇目前，高頻開(kāi)關(guān)電源變壓器所用的磁芯材料一般有鐵氧體、坡莫合金材料、非晶合金和超微晶材料。這些材料中，坡莫合金價(jià)格最高，

2、從降低電源產(chǎn)品的成本方面來(lái)考慮不宜采用。非晶合金和超微晶材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度雖然高，但在假定的測(cè)試頻率和整個(gè)磁通密度的測(cè)試范圍內(nèi)，它們呈現(xiàn)的鐵損最高,因此，受到高功率密度和高效率的制約，它們也不宜采用。雖然鐵氧體材料的損耗比坡莫合金大些，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度也比非晶合金和超微晶材料低，但鐵氧體材料價(jià)格便宜，可以做成多種幾何形狀的鐵芯。對(duì)于E-E型鐵芯很容大功率、低漏磁變壓器設(shè)計(jì)，用 E-E型鐵氧體鐵芯制成的變壓器是最符合其要求的，而且易用鐵氧體材料制作。所以，綜合來(lái)考慮，變換器的變壓器磁芯選擇功率鐵氧體材料，E-E型。2.2 工作磁感應(yīng)強(qiáng)度的確定工作磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm是開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要指標(biāo)

3、，它與磁芯結(jié)構(gòu)形式、材料性能、 工作頻率及輸出功率的因素有關(guān)關(guān)。若工作磁感應(yīng)強(qiáng)度選擇太低，則變壓器體積重量增加，匝數(shù)增加，分 布參數(shù)性能惡化；若工作磁感應(yīng)強(qiáng)度選擇過(guò)高，則變壓器溫升高，磁芯容易飽和，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。一般 情況下，開(kāi)關(guān)電源變壓器的 Bm值應(yīng)選在比飽和磁通密度 Bs低一些，對(duì)于鐵氧體材料，工作磁感應(yīng)強(qiáng)度 選取一般在0.16T到0.3T之間。在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)特定的工作頻率、溫升、工作環(huán)境等因素，把工作磁感 應(yīng)強(qiáng)度定在0.2 T o3變壓器主要設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算3.1 變壓器的計(jì)算功率開(kāi)關(guān)電源變壓器工作時(shí)對(duì)磁芯所需的功率容量即為變壓器的計(jì)算功率，其大小取決于變壓器的 輸出功率和整流電路的形

4、式。變換器輸出電路為全波整流，因此+1/77)二UL ,：+1/7?：= 14.7x25x1 VT+1/85%)= 952 W式中：Pt為變壓器的計(jì)算功率，單位為 W;Po為變壓器的輸出功率，單位為 W;3.2 磁芯設(shè)計(jì)輸出能力的確定磁芯材料確定后，磁芯面積的乘積反映了變壓器輸出功率的能力。其磁芯面積為，-4*或即10 |LI0二 3 48 cm47 48/內(nèi)1952x1工4x0,2x38x10 xO.2x531 式中：Ap為磁芯截面積乘積，單位為 cm4;Ac為磁芯截面積，單位為 cm2 ;Am為磁芯窗口截面積，單位為cm2;Bm為磁芯工作磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為T(mén);Kw為窗口占空系數(shù)取 0.2;

5、Kj為電流密度系數(shù)(溫升為50 c時(shí)，E形磁芯取534)。3.3 磁芯的實(shí)際輸出能力在磁芯工作狀態(tài)確定后，選擇的磁芯結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)稍大于Ap值。因?yàn)樵撟儔浩鞯纳岱绞绞秋L(fēng)扇冷卻，磁芯的實(shí)際輸出能力至少應(yīng)大于設(shè)計(jì)輸出能力的10%,若散熱方式是自動(dòng)冷卻，則要求實(shí)際輸出能力比設(shè)計(jì)輸出能力大更多。 查相關(guān)手冊(cè)，找到符合本設(shè)計(jì)要求的 E型磁芯的規(guī)格為E42C ,尺寸為a=4.2 cm, b=2.11 cm , c=2 cm , d=1.2 cm , e=2.95 cm , f=153 cm 。其實(shí)際輸出能力為tnMe小 e-d 上0.6x2x L2x( 2.95L2) x L53=3.9 ctn4,由此可見(jiàn)

6、，Ap大于Ap(1+10 %)=3.48x(1+10 %)=3.83 cm4 ,因此，所選磁芯符合要求。式中：k為鐵的占空系數(shù)，取 k=O.6 o3.4 繞組匝數(shù)的計(jì)算因?yàn)樽儞Q器的電路形式為半橋式，所以變壓器的初級(jí)電壓Up=Ui/2=310/2=155 V 。在該變換器中滿載電流25 A比較大，整流管和濾波電感上的壓降不可忽視，本變換器所用的整流二極管的壓降在25A電流下約為2. 5V,濾波電感的直流壓降取0. 5V;另外，變換器滿載工作時(shí)會(huì)把電壓拉低，為避免把工作脈沖的占空比拉到最大時(shí)電壓電流仍然達(dá)不到要求，變壓器次級(jí)電壓要有一定的裕度，一般取變換器輸 出電壓的30%;所以，變壓器的次級(jí)電壓

7、Us=147+2.5+O5+14.7 30%=22.1lV。3.4.1 初級(jí)繞組匝數(shù)N12設(shè)力*”c5彩/x0-$35匝2xOJxO.6x2xl.23.4.2 次級(jí)繞組匝數(shù)N2N廣內(nèi)心(2211x35)/155=5 匝式中：Ton為初級(jí)輸入脈沖電壓寬度，單位為 內(nèi)取占空度 D=O.5 , Ton=D/f=13 八。3.5 導(dǎo)線線徑的計(jì)算繞組的導(dǎo)線大小根據(jù)變壓器各繞組的工作電流和電流密度來(lái)確定。另外，若變壓器的工作頻率 超過(guò)20 kHz ,還需要考慮電流趨膚效應(yīng)的影響，導(dǎo)線直徑應(yīng)小于兩倍的穿透深度。頻率為38 kHz時(shí)銅導(dǎo)線的趨膚深度 &O.41 mm ,因此，所取導(dǎo)線直徑應(yīng)小于 0.82 mm

8、。3.5.1 電流密度J=KA 10 534x3.484rMx 10 -4.483.5.2 初級(jí)繞組所需導(dǎo)線的截面積5x25 )/(35x4-48 )=0597 min2c用線徑是O.8mm ,截而積是O.5mm2的圓銅線兩根并繞。3.5.3 截面積因?yàn)楸咀儔浩鞔渭?jí)是帶中間抽頭輸出，計(jì)算導(dǎo)線的截面積時(shí)，Io需乘以O(shè).707的校正系數(shù)。因此，次級(jí)繞組所需導(dǎo)線的截面積為07=(0.707x25 )/4.48=3.945 mmS用線徑是O.8mm ,截面積是0.5mm2的圓銅線8根，分兩組，每組4根并繞，然后兩組并接。4線圈的繞制因?yàn)樽儞Q器用的是中間抽頭變壓器，功率較大，宜采用三明治繞法。三明治繞法是中間初級(jí)繞 組，兩邊次級(jí)繞組，或中間次，兩邊初。這種繞法會(huì)對(duì)變壓器的溫度有很大的幫助，且磁力線在變壓器中 分布較均勻，所以繞組耦合較均勻，漏感少，對(duì)外界干擾小，對(duì)紋波影響較小。本變壓器初級(jí)繞組繞在中 間，次級(jí)是中間抽頭輸出，共有 4個(gè)繞組，各2個(gè)繞組繞在初級(jí)的兩邊。5結(jié)語(yǔ)實(shí)驗(yàn)證明，該高頻大功率變壓器滿載工作時(shí)轉(zhuǎn)換效率達(dá)到95.5%,磁芯溫度58 Co工作穩(wěn)定可靠，噪聲很