高頻開關(guān)電源中隔離降壓式DC/DC變換器的制作方法

Km是銅線窗口占空系數(shù)，定義為繞組凈可繞線空間與導(dǎo)線截面積之比。

計(jì)算銅線占空系數(shù)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同情況選取適當(dāng)值，一般選取范圍在0.25～0.4之間，采用多股并繞時(shí)應(yīng)選取較小值。

3)計(jì)算電流密度JJ=(A/mm2)（17）

4)計(jì)算導(dǎo)線截面積Smi和線徑diSmi=(mm2)（18）di=1.13·(mm)（19）

式中：Ii是各繞組電流有效值（A）。

計(jì)算所需導(dǎo)線直徑時(shí)，應(yīng)考慮趨膚效應(yīng)的影響。當(dāng)導(dǎo)線直徑大于2倍趨膚深度時(shí)，應(yīng)盡可能采用多股導(dǎo)線并繞。采用n股導(dǎo)線并繞時(shí)，每股導(dǎo)線的直徑din按下式計(jì)算。din=(mm)（20）

銅線的趨膚深度Δ有以下經(jīng)驗(yàn)公式Δ=(mm)（21）

如果采用多股導(dǎo)線并繞，導(dǎo)線的股數(shù)太多，可以采用銅箔。在使用銅箔時(shí)，銅箔的厚度應(yīng)該小于兩倍的趨膚深度，銅箔的截面積必須大于該繞組導(dǎo)線所需的截面積。

在計(jì)算完畢后，校驗(yàn)窗口尺寸，計(jì)算分布參數(shù)，校驗(yàn)損耗和溫升等。

3應(yīng)用實(shí)例

設(shè)計(jì)一個(gè)用于輸入為48V（36～72V），輸出為2.2V、20A的正激變換器的高頻開關(guān)電源變壓器，工作頻率是200kHz，最大占空比為0.45，采用第三繞組復(fù)位，銅線的趨膚深度為Δ=0.148mm。按照上述設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)的高頻開關(guān)電源變壓器如下：

磁芯規(guī)格EFD20，磁芯材料為3F3，Ae=31.0mm2，Philips；

初級(jí)繞組16匝，采用型號(hào)為AWG31的銅線，6股并繞；

復(fù)位繞組16匝，采用型號(hào)為AWG33的銅線；

次級(jí)繞組2匝，采用厚度t=0.1mm，寬度b=14mm的銅箔，兩層并繞，即截面積S=2.8mm2。

在最終確定導(dǎo)線規(guī)格時(shí)，均保留了一定的裕度。為使各繞組耦合良好，采用交錯(cuò)繞線技術(shù)，如圖3所示[8]，其中P1和P2為變壓器初級(jí)繞組，并聯(lián)；S1和S2為變壓器次級(jí)繞組，并聯(lián)；R為變壓器復(fù)位繞組。那么，初級(jí)繞組采用AWG31的銅線，兩層；次級(jí)繞組采用采用厚度t=0.1mm，寬度b=14mm，即S=1.4mm2的銅箔，兩層。

設(shè)計(jì)出的變壓器的初級(jí)勵(lì)磁電感值實(shí)測(cè)為L(zhǎng)m=320.40μH，次級(jí)電感值實(shí)測(cè)為L(zhǎng)s=5.18μH，初級(jí)漏

正激變換器中變壓器的設(shè)計(jì)

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圖3交錯(cuò)變壓器結(jié)構(gòu)圖

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感電感值實(shí)測(cè)約為0.18μH。該變壓器在正激變換器中的工作特性很好。

4結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)闡述了正激變換器中變壓器的設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合具體設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)出一個(gè)用于48V（36～72V）輸入，2.2V、20A輸出的高頻開關(guān)電源變壓器。設(shè)計(jì)出的變壓器在實(shí)際電路中表現(xiàn)出良好的電氣特性。