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全桥变压器设计

1年前浏览1022


输入条件

最小输入电压Vinmax:370V

最大输入电压Vinmax:410V

输出电压Vo:12V

输出电流Io:100A

开关频率fs:55kHz

效率η:0.95

最大占空比Dmax:0.42

填充系数Ku:0.2

最大磁通密度Bmax:0.16T

电流密度J:12A/mm^2


计算过程

1.AP法选磁芯

AP值:

AP_cal=[(1+η)*Vinmin*Iprms*Dmax]/(Ku*Jc*f*2Bac)

AP_cal=23267mm^4

磁芯选取:PQ3532

磁芯有效截面积:

Ae=196mm^2

磁芯窗口面积:

Aw=188mm^2    

磁芯有效磁路长度:

le=87.9mm

磁芯体积:

Ve=16250mm^3

磁芯AP值:

AP_core=36800mm^4

2. 变压器匝数计算

原边匝数计算:

Np_cal=(Vinmin*Dmax)/(fs*△B*Ae)

取整后Np=45

副边匝数计算:

Ns_cal=((Vo*Np)*(Vinmin*Dmax*2)

取整之后Ns1=Ns2=2


3. 最大占空比核算

实际的最大占空比:

Dmax=(Vo*Np)/(Vinmin*Ns*2)

Dmax=0.365


4. 最大磁通密度核算

交流磁通密度(最大磁通密度)计算:

△B=(Vinmin*Dmax)/(fs*Np*Ae)

Bmax=△B/2=0.14T


5. 电流计算

在Flyback和Forward变压器设计过程中,最先开始计算的就是电流,但是在全桥变压器设计中,确是最后计算电流。这是因为全桥变压器的副边电流波形不再是梯形波,不能借助之前的方法计算电流有效值。当然,可以通过理论计算或者仿真的方法获取电流有效值,但是需要匝比。所以在全桥变压器的设计过程中,是先确定匝数,再计算电流有效值。

确定了全桥电路的各个电气参数,可以在Mathcad中通过理论计算的方法获取变压器的原副边电流波形,然后计算电流有效值,从而评估线径。

这里也给出相对简单地方法去评估电流的有效值。

原边电流有效值:

Iprms=Iomax/n

Iprms=4.44A

副边电流有效值:

Isrms=0.707*Iomax

Isrms=70.7A

     

接下来就需要确认线规、填充系数和气隙了,这个跟之前的计算方法相同,就不再详细说明了。


输出结果

磁芯尺寸:PQ3532

磁芯材料:DMR95或同等材料

原边绕组匝数:45

副边绕组匝数:2

最大磁密:0.14T

最大占空比:0.365



应该说这些参数只是描述了变压器的电气参数,要完成打样制作,还需要知道绕组怎么排布。在介绍反激变压器设计的时候,描述了绕组排布可以影响交叉调整率;其实,绕组排布对漏感和线损也有较大的影响。下一章就以全桥变压器为例,介绍一下绕组排布。

来源:电力电子技术与新能源
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首次发布时间:2023-05-12
最近编辑:1年前
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