反激式变压器设计是一个反复的过程

2019-05-22 20:53字体:
  

  不是真正意义上的变压器,而更多的是一个能量存储装置。在变压器初级导通期间能量存储在磁芯的气隙中,关断期间存储的能量被传送给输出。初次级的电流不是同时流动的。因此它更多的被认为是一个带有次级绕组的电感。

  反激电路的主要优势是成本,简单和容易得到多路输出。反激式拓扑对于100W以内的系统是实用和廉价的。大于100W的系统由于着重降低装置的电压和电流,其它诸如正激变换器方式就变得更有成效。

  反激式变压器设计是一个反复的过程,因为与它的变量个数有关,但是它不是很困难,稍有经验就可快速和容易的处理。在变压器设计之前的重点是定义电源参数,诸如输入电压,输出功率,最小工作频率,最大占空比等。根据这些我们就可以计算出变压器参数,选择合适的磁芯。如果计算参数没有落在设计范围内,重复计算是必要的。利用网站上的EXCEL电子表格可以容易的处理这些步骤。

  属于ISMPSIC的IR40xx系列最初设计应用于准谐振方式,这意味变压器工作于不连续模式(磁场不连续,当变压器中的能量传递到次边后磁场反回到零)。在PRC模式中的变压器通常也工作于不连续状态,若工作于连续状态时工作频率设置的很低(约20KHZ时一般不实用,因为需要较大尺寸的磁芯)。因此本应用手册仅包含不连续设计的实例。

  

  3〕变压器设计步骤首先计算总输出功率,它包括所有次级输出功率,辅助输出功率和输出二极管的压降。通常主要输出电流若大于1A使用肖特基二极管,小于1A使用快恢复二极管,当小电流输出时辅助绕组可用1N4148整流(建议辅助电压为18V,电流为30mA)

  下一步是计算初级,次级和辅助绕组的变比。下式给出初级(Np)和次级(Ns)变比的计算公式:

  此处Vo是次级输出电压,VD是次级输出整流管的正向压降。一个好的方法是先计算次级每

  对于多路输出电源需要反复计算找出最佳变比,需要对输出电压采取一些折中以确保匝数为整数,没有半匝。

  现在就可计算出带气隙磁芯的有效电感。这需要从磁芯生产商处获得所需有气隙磁芯的Alg值

  或者使用标准磁芯通过研磨中间段得到所需的Alg值它也可以用下式由初级电感Lp(H)和初级匝数Np计算出。

  初级平均电流Iav可由假定效率,所需总输出功率Po及最小直流总线电压Vmin算出。

  图2给出不连续模式初级电流波形。可以看出在t1导通期间有一斜坡电流,其上升斜率受直流总线电压和初级电感Lp控制,最终达到刚才所计算的峰值电流值Ip。在t2关断期间初级无电流流过。在I=Ip处出现峰值磁通。由于IR40xx是自准谐振电路,t1与t2的转换依赖于输出负载和输入电压。计算时我们可采用变压器最坏情况下的最低频率,最低直流总线电压和最大负载。

  下一步是计算所需磁芯尺寸和气隙。首先选择磁芯尺寸,可以应用第五部分给出的磁芯类型和尺寸选择适当的功率等级。根据下式由有效截面积Ae(cm2)计算出最大磁通密度Bm,作为磁芯选择依据(Bm应在2000~3000高斯之间,低于2000磁芯未被充分利用,高于3000依据所用铁氧体材料可能发生饱和)。

  通过改变次级匝数(Ns)可使Bm在所需范围内,也可直接改变初级匝数(Np)。对于专门磁芯增加次级匝数将降低Bm,反过来减少次级匝数将增大Bm。

  交流磁密BAC的应用可依据厂商提供的磁芯损耗曲线。它给出磁通的交流成分而不是峰峰值。这对不连续变压器设计可很方便由下式算出

  下一步是计算所需气隙。这意味着先要计算无隙磁芯的相对导磁率r,它可由磁芯参数Ae(有效截面积cm2),Le(有效磁路长度cm2),AL(电感系数nH/匝2)计算出



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