欧美精品一二区,性欧美一级,国产免费一区成人漫画,草久久久久,欧美性猛交ⅹxxx乱大交免费,欧美精品另类,香蕉视频免费播放

單端反激電子變壓器的設(shè)計

上傳人:水****8 文檔編號:24644344 上傳時間:2021-07-06 格式:DOCX 頁數(shù):16 大?。?62.13KB
收藏 版權(quán)申訴 舉報 下載
單端反激電子變壓器的設(shè)計_第1頁
第1頁 / 共16頁
單端反激電子變壓器的設(shè)計_第2頁
第2頁 / 共16頁
單端反激電子變壓器的設(shè)計_第3頁
第3頁 / 共16頁

下載文檔到電腦,查找使用更方便

10 積分

下載資源

還剩頁未讀,繼續(xù)閱讀

資源描述:

《單端反激電子變壓器的設(shè)計》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《單端反激電子變壓器的設(shè)計(16頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、最新 精品 Word 歡迎下載 可修改 單端反激電子變壓器的設(shè)計 2007年12月06日 01:44 來源: 《國際電子變壓器》2022.12 P112  作者:綿陽開元磁性材料有限公司 張忠仕 汪偉 陳文 李衛(wèi) 1 引言 開關(guān)電源的應(yīng)用日趨廣泛,作為開關(guān)電源“心臟”的DC/DC變換器類型多種多樣,其中的單端反激變換器使用元件少,電路也較簡單。所以,在功率不太大的情況下,單端反激變換器的使用相當廣泛。 關(guān)于單端反激變換器的論述眾多,所有觀點也基本一致。關(guān)于單端反激變壓器的設(shè)計理論我們是在徐德高老師的專著《脈寬調(diào)制變換器穩(wěn)壓電源》一書上首先看到的。隨后又面世的

2、多部有關(guān)開關(guān)穩(wěn)壓電源的專著中,涉及到反激式變壓器時都沒有提出一點新的不同理論。我們對反激式變壓器的工作過程作出詳細的分析,并提出一些與現(xiàn)時的有關(guān)文獻不一致的新見解,供業(yè)內(nèi)同行、專家參考。不正確之處,也懇請讀者指正。 本文為了簡潔,除非特殊說明一律使用國際單位制的基本單位,各公式中的物理量不再注明使用單位。(國際單位制的基本單位:SI制或MKS制,即米-千克-秒) 2 單端反激變換器的工作原理 單端反激變換器的原理電路如圖1所示。其工作原理十分簡單,當開關(guān)管BG1導(dǎo)通時,高頻變壓器B1的原邊上有電流i1通過,磁心被磁化,由于副邊整流二極管D1是反接,所以次級回路形不成電流。

3、當BG1關(guān)斷時,在次級繞組N2上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢反向,D1導(dǎo)通。B1中儲存的磁能向負載釋放。 3 反激變壓器工作模式與其初級電感L1的關(guān)系 單端反激變換器的運行,實質(zhì)上就是儲能和釋放能量的過程。如果每個周期內(nèi),高頻變壓器把它儲存的能量都完全釋放給次級回路,可稱為完全能量傳遞方式。如果每個周期內(nèi)沒有把儲存的能量釋放完就又開始儲能,可稱為不完全能量傳遞方式。但是,不完全能量傳遞方式仍遵守能量守恒定律,也就是說,如果不考慮磁心的損耗,變壓器在每個周期內(nèi)儲能的增加量應(yīng)等于它釋放給次級回路的能量,存留在磁心中的能量應(yīng)是不變的。如果把高頻變壓器當作一個儲能電感來分析,當

4、BG1導(dǎo)通時,初級繞組N1中有電流i1通過,初級電感L1開始儲能,當BG1關(guān)斷后,通過次級電感L2向次級回路釋放能量,釋放過程就是有i2流動。在BG1關(guān)斷期間,如果i2能降到零,這就是能量完全傳遞模式,所以,也稱為電流不連續(xù)工作模式。如果i2還沒有降到零BG1就又導(dǎo)通,說明磁心中儲存的能量還沒有被釋放完就又開始儲能,這就是不完全能量傳遞方式,也稱為電流連續(xù)工作模式。 對于反激式變換器來說,當開關(guān)頻率和最大占空比給定以后,它的工作模式與輸入電壓、負載及初級電感量L1有著密切的關(guān)系。一些資料都是籠統(tǒng)地指明[1],反激變換器在輕載或高輸入電壓下是不連續(xù)模式工作,在重載或低壓下可進入連續(xù)模式

5、工作。但對輸入電壓、負載、初級電感與工作模式之間的關(guān)系都沒有給出明確的解析表達式。本文旨在找出它們之間的定量關(guān)系。 反激變壓器的工作模式與其初級電感量L1之間的關(guān)系如圖2所示。變換器的輸入電壓要限制在一個范圍內(nèi)變化,而負載也應(yīng)限制在一個范圍內(nèi)變化,所以輸入功率也應(yīng)限制在一個范圍內(nèi)變化,開關(guān)管的導(dǎo)通時間不可能短到零,所以輸入和輸出功率也無法連續(xù)的降到零。L1如果小于LB,當輸入電壓E達最高值Emax時,導(dǎo)通時間Ton即使調(diào)到最短,輸入功率也降不到設(shè)定的最低值,所以不可使用。L1如果小于LA,輸入電壓E只要在給定范圍內(nèi),不論負載輕重,只要在設(shè)計范圍內(nèi),變換器只工作在不連續(xù)模式狀態(tài)就可完成

6、功率的傳輸任務(wù)。L1如果大于LC,不論E值處于最高或最低值,不連續(xù)模式工作傳輸?shù)墓β蔬B設(shè)定的最小值都達不到,所以,必需工作在連續(xù)模式狀態(tài)。L1如果大于LD,對于直到無窮大的所有輸入電壓E值,當滿載時,變換器就絕對進入連續(xù)工作模式狀態(tài)。L1的值如果在LE與LD之間,滿負載時,對不超過上限值的所有輸入電壓,變換器全工作在連續(xù)狀態(tài)。L1的值如果在LA與LE之間,對于重載,輸入電壓E較高時是不連續(xù)模式工作,E降到一定值后就自動轉(zhuǎn)化為連續(xù)模式工作。當E較低時,輕負載是不連續(xù)模式工作,當負載加重到一定值時就自動進入連續(xù)模式工作。從一種模式開始向另一種模式過渡的臨界狀態(tài),稱為臨界工作模式。重負載時因E的變化

7、引起的工作模式改變,其臨界模式對應(yīng)的臨界電壓與重負載的值有關(guān)系;低輸入電壓時因負載變化引起的工作模式變化,其臨界工作模式對應(yīng)的臨界負載值也與低壓E的值有關(guān)系。 LC 完全連續(xù)區(qū) LD 滿載絕對連續(xù)區(qū) LE 滿載完全連續(xù)區(qū) 重載低壓連續(xù) LA 高壓輕載不連續(xù)區(qū) LB 完全不連續(xù)區(qū) 不可采用區(qū) 圖2 反激變壓器模式與初級電感之間的關(guān)系 4 各個臨界電感值的計算 4.1 電流不連續(xù)工作模式允許的最大電感LA 為使問題簡化,我們設(shè)變壓器效率η為100%。負載輕重用輸入功率Pi的大小表征。重負載就意味著大功

8、率,輕負載就意味著輸入小功率。 要想在整個給定的輸入電壓范圍內(nèi),對于整個負載范圍內(nèi)的功率要求,變換器都只工作在電流不連續(xù)模式狀態(tài)。其高頻變壓器初級電感值L1不能大于LA,LA用下式計算: ………………………………………………………………(1) 式中:Emax為輸入電壓的最低值。 Tonmax為開關(guān)管導(dǎo)通時間最大值。 T為開關(guān)周期。 Pimax為設(shè)定的最大輸入功率。 4.2 電流不連續(xù)工作模式容許的初級電感最小值 如果初級電感過小,把Ton調(diào)到最小值時,輸入功率可能仍降不到設(shè)定的最小值。所以,容許L1的最小值應(yīng)為LB。其計算公式為: ………………………

9、………………………………………(2) 式中:Emax為輸入電壓的最大值。 Tonmin為開關(guān)管導(dǎo)通時間的最小值。 Pimin為設(shè)定的最小功率。 如果經(jīng)計算,LB>LA,就無法找到既大于LB又小于LA的L1值,只能取L1>LB。這時變換器單用不連續(xù)工作模式不可能完成設(shè)定各條件下的功率傳輸任務(wù),在重載低于輸入電壓時必然進入連續(xù)模式狀態(tài)運行,完全不連續(xù)區(qū)不存在了。 4.3 電流連續(xù)工作模式需要的初級電感最小值LC 如果在負載最輕、輸入電壓最高時變換器也必需用連續(xù)模式工作,初級電感L1就不容許小于LC,LC的計算公式為: ……………………………………………………………

10、…(3) 如果L1>LC,當E=Emin~Emax,P=Pimin~Pimax時變壓器全以電流連續(xù)模式運行。一般情況下LC是很大的電感值,大于LC的L1值是無人愿意采用的。 4.4 滿載均進入連續(xù)模式所需的初級電感最小值LD 如果E在Emin~∞范圍內(nèi),滿載時變壓器均進入連續(xù)模式工作,所取的初級電感值不得小于LD,經(jīng)推導(dǎo)LD的計算公式為: ……………………………………………………………………(4) 式中:匝比n=N1/N2,V0為輸出電壓。(原文用N表示,現(xiàn)按習慣用n表示) 4.5 對于限定范圍的輸入電壓,滿載時均進入連續(xù)模式工作所需要的反激變壓器初級電感最小值LE為

11、: ……………………………………………………(5) 式中:Emax為輸入電壓的上限值。 對于連續(xù)模式工作反激變壓器的初級電感值L1應(yīng)選在LA與LD之間,若選L1大于LE,滿載時變壓器一定進入連續(xù)模式工作;若選L1小于LE,對于重載低壓,變壓器工作在連續(xù)模式,到輕載高壓就會自動轉(zhuǎn)化為不連續(xù)模式工作。 由于連續(xù)模式反激變壓器在一定條件下會轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞑贿B續(xù)模式工作。所以我們先討論一下純粹不連續(xù)模式工作的反激變壓器。 5 電流不連續(xù)模式反激變壓器的設(shè)計 電流不連續(xù)模式的反激變壓器是指輸入電壓E在給定范圍內(nèi),對于給定范圍內(nèi)的所有負載,它都以電流不連續(xù)模式工作。

12、設(shè)計步驟如下: (1) 用(1)式計算出LA,用(2)式計算出LB,如果LB>LA,單一的不連續(xù)模式反激變壓器不可能滿足設(shè)計要求。如果LB≤LA,取L1=LA,這樣,當輸入電壓為最低值Emin時,變壓器工作在Ton=Tonmax狀態(tài)達到滿載。一般狀態(tài)時,輸入功率為: ……………………………………………………………………(6) 設(shè)其效率為100%時,輸出電壓V0已由文獻[3]導(dǎo)出: ……………………………………………………………(7) 式中:RL為次級回路的負載電阻。 (7)式是單端反激脈寬調(diào)制變換器穩(wěn)壓的基本原理。當E或RL有變化時,可以調(diào)導(dǎo)通時間Ton的

13、長短使V0穩(wěn)定。 (2)根據(jù)磁心材料的功耗特性和直流疊加特性選定磁心的工作磁通密度Bm和有效磁導(dǎo)率μe。根據(jù)Bm和μe的設(shè)定值,計算磁心的有效體積Ve和變壓器結(jié)構(gòu)參數(shù)AP。   ………………………………………………………………(8) 式中:μ0=4π10-7 (m4)……………………………………………(9) 式中:占空比D用最大值,J是繞組中的電流密度,單位用A/m2。K為變壓器填充系數(shù),f為開關(guān)頻率。 根據(jù)Ve和AP值選定所用磁心的型號和尺寸。具體選用方法,請參考文獻[2]。也可根據(jù)材料的飽和磁通密度Bs值憑經(jīng)驗或其他方法選定工作磁通密度Bm和有效磁導(dǎo)率值。

14、 (3)磁心開氣隙后,Br可略,認為每個周期內(nèi)磁通密度的變化量△B=Bm-Br=Bm,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律推出初級繞組匝數(shù)N1應(yīng)為:   …………………………………………………………………(10) 式中Ae為選定磁心的有效截面積。 (4)計算初級與次級繞組的匝比n, ………………………………………………………(11) 根據(jù)N1和n計算出次級繞組匝數(shù)N2, N2=N1/n…………………………………………………………………………(12) (5)N2的計算值一般不是整數(shù),可把小數(shù)部分四舍五入使N2變?yōu)檎麛?shù)。如果N2的計算值過小,

15、也可以只入不舍把N2變?yōu)檎麛?shù)。 N2確定后,用N2n算出N1。算出這個N1值也可能不是整數(shù)。這時可把返算回來的N1值用四舍五入法變?yōu)檎麛?shù)。N1和N2都取為整數(shù)后,又用N1和N2算n:   n=N1/N2 ………………………………………………………(13) 這個用整數(shù)N1和N2計算出的匝比n,是實際要用的匝比值n。把這個n代回(11)式求得實際要用的最大占空比Dmax: ……………………………………………………………(14) 用(14)式計算出的Dmax算出實際要用的Tonmax為 ……………………………………………………………

16、………(15) 把(15)式再代回(1)式算LA。這時返算的LA即為設(shè)計用的真正L1。它可能與最開始用(1)式計算的LA值稍有偏離。 至此,初級電感,變壓器磁心、初次級繞組匝數(shù)和最大占空比均已設(shè)定好了。 (6)用確定好的L1和N1計算出需要的磁心有效磁導(dǎo)率μe:     ………………………………………………………………(16) 式中:le為磁心的有效磁路長度。單位為m。 Ae為磁心的有效截面積。單位為m2。 L1為初級電感。單位為H。 (7)用磁心的材料磁導(dǎo)率μ和有效磁導(dǎo)率μe計算磁心應(yīng)開的氣隙量lg: ………………………………

17、………………………………(17) 如果不知道材料磁導(dǎo)率μ,只知道磁心的電感因數(shù)AL,可用下式計算氣隙量。 ………………………………………………(18) 照顧到習慣,式中有效截面積Ae的單位用cm2,電感因數(shù)AL的單位用nH/N2,初級電感L1的單位用nH,lg的單位為cm。 在實際中,lg的計算值只能作為參考,可在計算值的基礎(chǔ)上微調(diào)lg,使L1在設(shè)計好的L1值范圍內(nèi)。 (8)初級電流的最大值為: ………………………………………………………………(19) (9)初級電流i1的有效值為I1: ……………………………………(20

18、) I1達到最大時為I1max …………………………………………………………(21) 關(guān)于變壓器的繞組具體結(jié)構(gòu),本文不進行討論。 6 電流連續(xù)模式單端反激變壓器的設(shè)計原理 在不連續(xù)模式工作的單端反激變壓器設(shè)計原理基礎(chǔ)上,現(xiàn)在討論連續(xù)模式工作的反激變壓器的設(shè)計問題。所謂連續(xù)模式反激變壓器是指重負載時以電流連續(xù)模式工作、輕負載時自動退為不連續(xù)模式工作狀態(tài),并不是說不管負載輕重或輸入電壓高低,變壓器一定處于電流連續(xù)模式運行。 6.1 反激變壓器工作在電流連續(xù)模式時的輸入功率Pi的表達式 反激變壓器工作在電流連續(xù)模式狀態(tài)時,每個周期磁心把所儲能量的一部分釋放給次級回路

19、,而釋放的這部分能量必然等于初級電流變化存入磁心的能量。所以其傳輸功率的表達式可寫成:   …………………………………………………………………(22) 式中:Pi是輸入功率,L1是初級電感量,i1P為初級電流的峰值,i1b為每個周期初級電流的起始值。T為開關(guān)周期。根據(jù): …………………………………………………………………(23) (22)式可寫成 ………………………………………………………………(24) 原(24)式有誤,應(yīng)為 ………………………………………………………………(24) 式中:E為輸入電壓, Ton為開關(guān)管導(dǎo)通時間。

20、 由(23)式和(24)式聯(lián)立可得到 ……………………………………………………………(25) 或…………………………………………………………(26) 由于電感L1的儲能放能,實質(zhì)上就是磁心的儲能和釋放能量,根據(jù)磁心每個周期內(nèi)儲能的增加和釋放能量相等,可寫出傳輸功率為:     ……………………………………………………………(27) 式中: Bm為工作磁通密度峰值。 Br為磁心釋放能量結(jié)束時剩下的磁通密度,不是材料的剩余磁通密度。 Ve為磁心的有效體積。 μ0為真空絕對磁導(dǎo)率,μ0=4π10-7

21、 μe為磁心的有效磁導(dǎo)率。 (27)式中的Bm相應(yīng)于初級電流i1達到i1P時的磁通密度,Br相對應(yīng)于i1起始值i1b時的起始磁通密度。 6.2 反激連續(xù)模式變壓器與不連續(xù)模式變壓器之間的設(shè)計比較 有時輸入電壓的變化范圍很寬,負載的變動范圍也很大,用不連續(xù)模式的反激變壓器無法滿足設(shè)計要求。或者初級繞組匝數(shù)N1不大而匝比n很大造成N2過小不便繞制,可采用連續(xù)模式的反激變壓器。 初級電感L1應(yīng)大于LA,也大于LB。一般可在LA的2倍至4倍之間選定L1,設(shè)選定的L1是LA的Kr倍。(原文用n表示,現(xiàn)改為Kr表示) 則 ……………………………………………

22、……………………………在Tonmax、傳輸功率和磁心都相同的條件下,如果不連續(xù)模式變壓器初級電流達到的峰值為IAP,則改用連續(xù)模式變壓器時,其i1的峰值和起始值可用下面的兩個公式分別計算。 ………………………………………………………………(29) ………………………………………………………………(30) 初級電流起始值i1b與峰值i1P之間的關(guān)系為: …………………………………………………………………由上式可知,當Kr為3時,i1b=0.5i1P,當Kr為4時,i1b=0.6i1P。由于磁心不變,氣隙不變,電感應(yīng)與匝數(shù)N2成正比,以此可計算出連續(xù)模式變壓器的: …………………

23、………………………………………………(32) 式中,NA1表示初級電感為LA時需要的初級繞組匝數(shù)。匝比n用下式計算 ………………………………………………………(33) 此式是輸入電壓處于最低Emin,開關(guān)管導(dǎo)通時間達到最大值Tonmax時磁心的磁通復(fù)位條件。當不是處于最低時,磁通復(fù)位的條件為: ……………………………………………………………………(34) (34)式可寫成:      ……………………………………………………………………(35) 對于(35)式的理解,我們與現(xiàn)行各文獻所持觀點有著重大分歧。現(xiàn)行各資料同意(34)式是反激變壓器進入連續(xù)模式后,磁心

24、的磁通復(fù)位應(yīng)遵循的必要條件,于是就得出所以(34)式故成立的結(jié)論,再進一步就得出變壓器進入連續(xù)模式后,輸出電壓V0用(35)表示與負載無關(guān)的結(jié)論【3】【4】。于是又得出靠調(diào)節(jié)導(dǎo)通脈寬Ton與截止脈寬Toff之比使輸出電壓V0穩(wěn)定的結(jié)論。這樣一來,就在無形之中把(35)式變成了以電流連續(xù)模式工作的反激變換器穩(wěn)壓的原理。 我們雖然也認為(34)式是磁通復(fù)位的條件,即變壓器進入連續(xù)模式工作后,不管負載RL有何變化,必需保證(34)式成立。要使(34)式成立,匝比已繞定,V0要恒定,對于不同的E,只能有一個固定的Ton與Toff之比值。如果E固定后又把Ton與Toff的比值調(diào)大或調(diào)小,(34

25、)式均被破壞。(34)式不成立了,磁心的磁通就不能復(fù)位。所以,靠調(diào)節(jié)Ton與Toff的比值使V0穩(wěn)定是講不通的。實際上Ton與Toff不是相互獨立的量,它們的關(guān)系是: ………………………………………………………………………(36) 把(36)式代入(34)得到 …………………………………………………………………(37) (37)式表明,變壓器在連續(xù)模式工作時,輸入電壓E增高時,占空比D必定縮小。連續(xù)模式工作時的穩(wěn)壓原理 設(shè)變換器效率為100%。輸出功率為 ………………………………………………………………………(38)

26、 由(38)式與(25)式相等解得      ……………………………………………………(39) 由復(fù)位條件解得連續(xù)模式時的導(dǎo)通時間Ton為: ……………………………………………………………………(40) 由(40)式可知,連續(xù)模式工作時,對于一定的輸入電壓E,Ton也是個定值。由(39)式可知,當E、Ton、L1和T都固定后,RL變化引起V0變化時不能靠改變Ton的寬度來維持V0的恒定,而是靠初級電感的起始電流I1b的變化維持平衡。所以(39)式才能說明反激連續(xù)模式變換器穩(wěn)壓的原理。 那么,i1b是如何隨著RL的變動而變化呢?因為(34)

27、式是個臨界狀態(tài),也就是說保證(34)式成立,當負載電阻RL小到一個定值時,每個周期開始時,上個周期的i2恰好降到零,當RL再減小時,負載加重,輸出功率不能滿足增大后的要求,造成輸出電壓V0降低。V0降低后,不管導(dǎo)通脈寬Ton增大與否,i2的降低速度V0/L2都會減小,這就造成當i1導(dǎo)通時i2降不到零,也就使得磁心的磁通密度B降不到零,有一個殘留的磁通密度Br。下一個周期開始,i1要給磁心補充能量是從Br補到Bm,而不是從零開始。所以i1就從i1b升到i1p,使磁心的B從Br升到Bm。只要V0低于平衡條件(34)決定的V0,Br和i1b就不停的增加。由(25)式可知,i1b增大使得輸入功率也加大

28、,相應(yīng)的輸出功率也增大,使得V0不停的升高。當V0回復(fù)到(34)式?jīng)Q定的值時,(34)式又恢復(fù)平衡,每個周期內(nèi)B的增量恰好等于BG1截止期間的下降量,即磁通復(fù)位,進入穩(wěn)態(tài)工作。結(jié)果就是,負載越重,i1b和i1p越大,(i1p-i1b)之差不變,Ton/Toff之比也不變,(34)式仍不被破壞,磁通可復(fù)位,變壓器穩(wěn)定運行。(39)式是反激連續(xù)模式狀態(tài)工作變換器穩(wěn)壓的基本原理。當然,若RL恒定,而E變化,Ton與i1b都會相應(yīng)的變化,(34)式仍成立,V0仍穩(wěn)定不變,說V0與RL無關(guān)是不正確的。連續(xù)與不連續(xù)模式變壓器的磁心工作狀態(tài)比較。 假定用同樣的磁心,在輸出功率保證相同的條件下,兩種

29、模式變壓器,工作磁通密度有下面的一些關(guān)系。若不連續(xù)模式變壓器工作磁通密度為BmA,則改成連續(xù)模式變壓器時,其工作磁通密度為Bm: ……………………………………………………………………(41) 式中Kr=L1/LA,因為Kr>1,所以Bm>BmA。這意味著,用同樣的磁心,把不連續(xù)模式的變壓器改為連續(xù)模式后,磁心的工作磁通密度要升高,如果Kr選定為4,工作磁通密度就加大到1.25倍。 ……………………………………………………………………(42) 磁通密度變化量△B為: ……………………………………也可用下式求N1: ……………………………………………………………

30、…(44) 可證明(44)式與(32)式等效。當輸入電壓為最低時,變壓器從不連續(xù)模式向連續(xù)模式過渡時,其臨界模式所對應(yīng)的臨界功率為Pc: ……………………………………………………………………(45) (45)式告訴我們,在輸入電壓處于最低下限值時,當輸送功率小于最大功率的時,變壓器工作在不連續(xù)模式,當大于1/Kr時,就進入連續(xù)模式工作。當輸入功率為最大,輸入電壓由低向高增加時,變壓器工作模式由連續(xù)向不連續(xù)過渡,其臨界模式相對應(yīng)的臨界輸入電壓E0為: ………………………………………………………(46) 用(46)式計算出E0,與輸入電壓的上限值Emax作比較有

31、三種結(jié)果: (A)如果E0為正值,處于Emin與Emax之間,則當E<E0時,變壓器滿載時工作于連續(xù)模式,當E>E0時就轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)模式工作。 (B)如果E0為正值且有E0>Emax,這說明E達到最大值時,變壓器仍不能轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)模式工作,對給定范圍內(nèi)的所有電壓,滿載時都工作在連續(xù)模式狀態(tài)。 (C)當E0的計算值為負值時,說明這個臨界電壓不存在,滿載時不論輸入電壓有多高,均不能使變壓器退出連續(xù)模式工作。當輸入電壓E→∞時,i1b→i1bmin,i1b的最小極限值為: …………………………………………………………(47) i1bmin與E0的符號永遠

32、相反。當E0大于零時,i1bmin為負值,表明它不存在。在E=E0時i1b降為零。用連續(xù)模式工作選用磁心的有效體積可用下式計算 …………………………………………………………………初級電流的有效值為 ……………………………………(49) 式中IArms為不連續(xù)模式變壓器滿載時的初級電流有效值。由(49)式可知,磁心相同,功率相同時連續(xù)模式變壓器比不連續(xù)模式變壓器的初級電流有效值要小一些。初級繞組銅損的比較 在磁心相同,功率不變的條件下,把不連續(xù)模式工作的反激變壓器改為連續(xù)模式工作變壓器時,其初級繞組的銅損之比用下式計算: ……………………………………………………(

33、50) 式中R1為連續(xù)模式變壓器初級繞組電阻,RA為不連續(xù)模式變壓器初級繞組的電阻,它們之比應(yīng)等于。由(50)式可知,連續(xù)模式時初級電流有效值雖然比不連續(xù)模式減小,但銅損功率反而加大了。這是因為連續(xù)模式要求的初級電感較大,初級繞組匝數(shù)增多,所用導(dǎo)線總長度增長,其導(dǎo)線總電阻加大,所以繞組的損耗功率增大了。我們認為,說由于連續(xù)模式工作的反激變壓器初級電流有效值減小,所以其銅損比不連續(xù)模式工作的變壓器也將降低,這種說法是不正確的。 總之,連續(xù)模式工作的反激變壓器工作狀態(tài)與其負載輕重及輸入電壓的高低有關(guān),其初級電流的波形簡明扼要地示于圖3。圖3中虛線只表示相應(yīng)的i2之下降波形示意圖

34、。曲線a表示滿載時輸入電壓最低導(dǎo)通脈寬達最大值、i1p和i1b也達最大值。當負載變輕時,i1p和i1b同步下降而導(dǎo)通脈寬不變。當負載下降到一個臨界值時,i1b降到零,如曲線b所示。如果負載再變輕,變壓器就退回不連續(xù)模式狀態(tài),靠調(diào)節(jié)脈寬Ton穩(wěn)壓。如果保持滿載,輸入電壓從最低開始升高,脈寬Ton就從最大開始縮短,i1上升的速率加大,i1p和i1b都有所降低。當輸入電壓上升到一個臨界值時,i1b降為零,i1p降為一個最低極限值,如曲線c所示。輸入電壓再升高時,i1p不變而靠調(diào)節(jié)Ton穩(wěn)壓,即進入不連續(xù)模式工作,如曲線d所示。如果輸入電壓的上限值達不到這個臨界電壓值,這個變壓器在滿載時必定以連續(xù)模式

35、工作。 圖3 反激變壓器連續(xù)模式工作時初級電流的波形 7 設(shè)計舉例 基本上以文獻[3]第149頁上的例3為例,即: 已知直接在工頻電網(wǎng)整流下工作的單端反激變換器的最低直流輸入電壓為260V,最高值為340V,輸出電壓為5V,額定工作電流為20A,工作頻率選用20kHZ。最大脈寬Tonmax=20μs,最小脈寬定為6μs,次級回路的二級管壓降加上導(dǎo)線壓降為1.3V。要求輸入電壓為最低時,負載電阻RL小到0.8Ω時反激變換器開始進入連續(xù)模式工作。試計算高頻變壓器各有關(guān)參數(shù)。 解:輸入最大功率應(yīng)為: (5+1.3)20=126

36、 (w) 原來要求額定輸出20A,即100W,又要求RL為0.8Ω時開始進入連續(xù)模式工作,而5V 0.8Ω對應(yīng)的輸出功率為31.25W,現(xiàn)在把最大輸入功率的31.25%作為模式改變的臨界功率Pc: Pc=12631.25%=39.38 (w) (一)先計算出用不連續(xù)模式工作變壓器的最大初級電感值LA用(1)式計算。 =2602(2010-6)2 /25010-6126 =214610-6(H) (二)用(45)式計算出L1與LA的比值 根據(jù)式:得: Kr=Pimax/Pc=126/39.38=3.2 (三)連續(xù)模式變壓器需要的初級電感值為 L1= Kr L

37、A=3.2214610-6=686710-6(H) (四)不連續(xù)模式變壓器額定輸出時初級電流的峰值為: =2602010-6/214610-6=2.423(A) 連續(xù)模式變壓器額定輸出時初級電流峰值用(29)式計算: (A) (五)磁心有效體積的計算 選用開元磁材公司的KP4型錳鋅功率鐵氧體材料(相當于TDK公司的PC40),根據(jù)其直流疊加特性和功耗指標,在保證溫升不超過40℃,其有效磁導(dǎo)率用到100時,工作磁通密度Bm可用到0.24T。于是可用(48)式計算所用磁心的有效體積Ve: 根據(jù)計算結(jié)果,查找出EC70磁心比較合適,它的V

38、e為40.1cm3,Ae=2.79cm2,le=14.4cm3。根據(jù)經(jīng)驗,只要Ve滿足需要,繞線窗口就能滿足要求。所以不再考慮窗口問題,決定采用PC40材質(zhì)制造的EC70磁心。 (六)繞組匝數(shù)的計算和確定 先用(43)式計算出磁通密度B的變化量△B: (T) 用(44)式計算初級繞組匝數(shù): =2602010-6/(2.7910-40.1143)=163.1 (匝) 用(33)式計算出輸入電壓最低,導(dǎo)通脈寬達最大值時需要的匝比N: =2602010-6/(6.33010-6)=27.513匝 次級繞組N2=N1/n=163.127.513=

39、5.928匝 為使n和N2有盡量小的變化,實取N2為6匝,N1取的是使n變化盡量小的整數(shù),即165匝,匝比n實為27.5,與需要值基本一致。對最大占空比的影響很微。 (七)計算使變換器在滿載時能退出連續(xù)模式工作的臨界電壓E0。用(46)式計算: 計算出E0為負值,說明使變換器退出連續(xù)模式工作的電壓不存在。當變換器滿載工作時,總處于連續(xù)模式工作,當輸入電壓趨于無窮大時,滿載時的初級起始電流i1b趨于最小極限值。這個極限值可用(47)式計算: 即當輸入電壓為∞時,初級電流i1b趨于0.0965A,不可能為零。 (八)初級電流有效值計算

40、 先用(21)式計算不連續(xù)模式變壓器初級電流有效值: 再用(49)式計算初級電流有效值: 此有效值的平方可用來與初級繞組的電阻相乘計算初級繞組的銅損。但不能用它與輸入電壓的乘積代表輸入功率。所以,也不可用輸入功率除以輸入電壓計算初級電流有效值。 (九)由于磁通復(fù)位的條件(34)式不能破壞,由(34)式看出,不管E值如何變,Ton與E只能是單值對應(yīng)關(guān)系,即E變Ton必變。Ton與E的關(guān)系由(40)式表示。 (40)式告訴我們變壓器在以連續(xù)模式狀態(tài)工作時,當輸入電壓升高時,導(dǎo)通脈寬應(yīng)變窄,這意味著輸入電壓升高變換器會提前進入連續(xù)模式工作。本例中,若E處于上限值3

41、40V時,變換器用連續(xù)模式工作使用的脈寬為: 這就是說,當輸入電壓處于上限值340V時,導(dǎo)通脈寬達到16.88μs時開始進入連續(xù)模式工作,傳輸功率再增大時,變換器不能用加大脈寬來增大功率,只能是靠產(chǎn)生起始電流i1b增加功率。 (十)變換器能夠正常工作容許的最小功率極限值計算     上式計算說明,當輸入功率小于6.1W,換言之,也就是次級回路總電阻大于6.5Ω時,變換器無法在高輸入電壓下工作,因為無法使脈寬小于6μs。 (十一)實際使用的有效磁導(dǎo)率用下式計算:     這個值與設(shè)計值100相差無幾。 (十二)實際工作磁通密度的驗算

42、 i1達i1p時產(chǎn)生的磁場強度Hm為: Bm=μ0μeHm=4π10-7103.61822=0.2372 (T) 由計算可知,由于實際采用磁心的有效體積比計算的Ve大一些,所以實際工作磁通密度為0.2372T,比計劃的0.24T稍低一些。 (十三)查PC40的材料磁導(dǎo)率為2300,而設(shè)計需要磁心的有效磁導(dǎo)率μe為103.6,可用下式計算磁心需要的氣隙量為 到此,設(shè)計已完成,繞組結(jié)構(gòu)不再討論。 原電子版的文章沒有圖和公式,復(fù)制整理后添加。紅色文字為整理時添加,應(yīng)以原文為準。 參考文獻 [1] 王英劍,常敏慧,何希.新型開關(guān)電源實用技術(shù)M. 北京:電子工業(yè)出版社,1999:16. [2] 張忠仕,陳文,李衛(wèi).單端反激變壓器設(shè)計時選擇磁心的方法J. 國際電子變壓器,2022,(8):12. [3] 徐德高,金剛. 脈沖調(diào)制變換器型穩(wěn)壓電源M. 北京:科學出版社,1986:134. [4] 葉慧貞,楊興洲. 新穎開關(guān)穩(wěn)壓電源M. 北京:國防工業(yè)出版社,1999:23.

展開閱讀全文
溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

相關(guān)資源

更多
正為您匹配相似的精品文檔
關(guān)于我們 - 網(wǎng)站聲明 - 網(wǎng)站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網(wǎng)站客服 - 聯(lián)系我們

copyright@ 2023-2025  zhuangpeitu.com 裝配圖網(wǎng)版權(quán)所有   聯(lián)系電話:18123376007

備案號:ICP2024067431-1 川公網(wǎng)安備51140202000466號


本站為文檔C2C交易模式,即用戶上傳的文檔直接被用戶下載,本站只是中間服務(wù)平臺,本站所有文檔下載所得的收益歸上傳人(含作者)所有。裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對上載內(nèi)容本身不做任何修改或編輯。若文檔所含內(nèi)容侵犯了您的版權(quán)或隱私,請立即通知裝配圖網(wǎng),我們立即給予刪除!