【原创】反激变压器设计优化讨论---损耗

LV.7

2012-08-20 16:38

为什么原边绕组损耗等于副边绕组损耗时，绕组总损耗最小？

LV.4

2012-08-21 12:33

@yhtfeel

为什么原边绕组损耗等于副边绕组损耗时，绕组总损耗最小？

能量平衡啊，如果不是这样，铜损是不相同的，磁损是固定的，不考虑肌肤效应，只考慮导线的R。

LV.7

2012-08-21 13:05

@隋晶

能量平衡啊，如果不是这样，铜损是不相同的，磁损是固定的，不考虑肌肤效应，只考慮导线的R。

呵呵，那你说原边绕组损耗等于副边绕组损耗，总损耗小？还是在这个相同的基础上，我把副边绕组损耗再减小点，总损耗小？

LV.4

2012-08-21 13:18

@yhtfeel

呵呵，那你说原边绕组损耗等于副边绕组损耗，总损耗小？还是在这个相同的基础上，我把副边绕组损耗再减小点，总损耗小？

在此基礎上，減小原副邊的R，可以將損耗再降低一點。

LV.7

2012-08-21 13:36

@隋晶

在此基礎上，減小原副邊的R，可以將損耗再降低一點。

呵呵，那就是说尽量减小呗！你说的铁损和铜损上的平衡，我觉得很有道理！

LV.4

2012-08-21 16:13

@yhtfeel

呵呵，那就是说尽量减小呗！你说的铁损和铜损上的平衡，我觉得很有道理！

歡迎指正！有空順便去我的設計大賽帖子頂一下哈，謝謝啦！

2012-08-21 16:19

“磁芯损耗等于绕组损耗，总损耗是最小。”

“原边绕组损耗等于副边绕组损耗时，绕组的总损耗才最小。”

以上这两句话都是错的

LV.4

2012-08-21 16:22

@世界真奇妙

“磁芯损耗等于绕组损耗，总损耗是最小。”“原边绕组损耗等于副边绕组损耗时，绕组的总损耗才最小。”以上这两句话都是错的

請高手指點

LV.7

2012-08-21 16:41

@世界真奇妙

“磁芯损耗等于绕组损耗，总损耗是最小。”“原边绕组损耗等于副边绕组损耗时，绕组的总损耗才最小。”以上这两句话都是错的

这两句话说的很绝对！其实就是追求平衡，不一定相等，咱们明白他表达的意思就OK！

LV.4

2012-08-21 16:44

@yhtfeel

这两句话说的很绝对！其实就是追求平衡，不一定相等，咱们明白他表达的意思就OK！

實際是很難做到的。

LV.7

2012-08-21 18:29

@隋晶

[图片]實際是很難做到的。

嗯！经验加不断的实验！呵呵

2012-08-23 09:13

@世界真奇妙

“磁芯损耗等于绕组损耗，总损耗是最小。”“原边绕组损耗等于副边绕组损耗时，绕组的总损耗才最小。”以上这两句话都是错的

1. “磁芯损耗等于绕组损耗，总损耗是最小。”的问题

磁芯损耗与铜损无直接的关系。磁芯损耗主要是涡流损耗，基本取决于磁芯材质。采用优质磁芯，一般磁损可大大小于铜损。

2. “原边绕组损耗等于副边绕组损耗时，绕组的总损耗才最小。”的问题

请看设计实例

输入AC220V，输出12V5A，效率约85%，输入功率70W，输出功率60W

变压器EC28X34，取匝比6:1，变压器工作状态：储能/释放储能=300（初级电压）/6（匝比）/13（变压器次级电压）=3.846，

MOS管导通占空比=1/（3.846+1）=20%

设：初级直流供电电压DC300V，铜的电阻率0.017

初级I（平均电流）=70W/300V=0.2333A，I（导通时平均电流）=0.2333/0.2=1.1665A。

初级取48T，匝比6:1，次级取8T。

初级线径：取5A/平方毫米，0.2333/5=0.04667，取0.05平方毫米

初级铜损：线长=15毫米（1匝的直径）*3.14*48/1000=2.262米，电阻=0.77，铜损=1.1665*1.1665*0.77*20%=0.21W

铜线体积：2260（长度）*0.05（截面）=113（立方毫米）

次级铜线：取5A/平方毫米，截面=5/5=1平方毫米

次级铜损：线长=15毫米*3.14*8/1000=0.377米，电阻=0.377*0.017=0.0064，次级输出占空比0.8，I（次级输出导通时平均电流）=5/0.8=6.25A；铜损=6.25*6.25*0.0064*80%=0.2W

铜线体积：337*1=337立方毫米

结论：（仅适合于本设计）

1. 初次级取相等的电流密度，铜损基本相等

2. 如果变压器设计成初次级铜损相等，次级所用铜线体积远远大于初级。

3. 所以变压器应该设计为初级铜损小于次级铜损，变压器总铜损才是较小的

LV.7

2012-08-23 13:53

@世界真奇妙

1. “磁芯损耗等于绕组损耗，总损耗是最小。”的问题磁芯损耗与铜损无直接的关系。磁芯损耗主要是涡流损耗，基本取决于磁芯材质。采用优质磁芯，一般磁损可大大小于铜损。2. “原边绕组损耗等于副边绕组损耗时，绕组的总损耗才最小。”的问题请看设计实例输入AC220V，输出12V5A，效率约85%，输入功率70W，输出功率60W变压器EC28X34，取匝比6:1，变压器工作状态：储能/释放储能=300（初级电压）/6（匝比）/13（变压器次级电压）=3.846，MOS管导通占空比=1/（3.846+1）=20%设：初级直流供电电压DC300V，铜的电阻率0.017初级I（平均电流）=70W/300V=0.2333A，I（导通时平均电流）=0.2333/0.2=1.1665A。初级取48T，匝比6:1，次级取8T。初级线径：取5A/平方毫米，0.2333/5=0.04667，取0.05平方毫米初级铜损：线长=15毫米（1匝的直径）*3.14*48/1000=2.262米，电阻=0.77，铜损=1.1665*1.1665*0.77*20%=0.21W铜线体积：2260（长度）*0.05（截面）=113（立方毫米）次级铜线：取5A/平方毫米，截面=5/5=1平方毫米次级铜损：线长=15毫米*3.14*8/1000=0.377米，电阻=0.377*0.017=0.0064，次级输出占空比0.8，I（次级输出导通时平均电流）=5/0.8=6.25A；铜损=6.25*6.25*0.0064*80%=0.2W铜线体积：337*1=337立方毫米结论：（仅适合于本设计）1. 初次级取相等的电流密度，铜损基本相等2. 如果变压器设计成初次级铜损相等，次级所用铜线体积远远大于初级。3. 所以变压器应该设计为初级铜损小于次级铜损，变压器总铜损才是较小的

对于第一点，磁芯损耗与铜损没多大关系之说提出不同意见！磁芯损耗与最大磁感应强度B和开关频率关系比较密切，当然与材料也有很大关系，但是如果Bmax和开关频率都很大的情况下，材料再好也损耗很大，反过来Bmax和开关频率都很小，即便是材料很差，损耗也大到哪去！所以现在考虑在相同材料下，当你设计变压器的时候，如果Bmax设置的很大，那么必然引起原边匝数会很小，所以带来的结果是磁芯损耗很大，铜损很小！再如果开关频率很大，那么电流必然减小，即磁芯损耗很大，铜损很小！（如果是固定频率，当我没说）

所以结果：平衡磁芯损耗和铜损，能得到最大变压器效率！当然，材料好自然也可以提高效率。

2012-08-23 14:55

@yhtfeel

不要在理论上争辩，你做个电源试试就明白了，现在的优质磁材实际磁损很小，只要磁芯适合使用的开关频率，实际磁损就远远小于铜损。变压器的主要损耗就是铜损。

如果你一定要用只适合做50K开关频率的磁芯，工作在100K，那就是不讲道理。

至于B的取值，因一般要在磁芯100℃时不饱和，B必须小于或等于0.3T。

实际上即便是工作在50赫兹的工频变压器也是如此，工频变压器所使用的冷扎硅钢片也有品质之分，0.5毫米厚的冷扎硅钢片比0.35毫米厚的磁损明显高，如果采用有取向硅钢片（片厚0.3或更小），磁损就更小。大型电力变压器都使用有取向硅钢片，磁损远远小于铜损。

所以说：磁芯损耗与铜损无直接的关系

2012-08-23 15:33

@世界真奇妙

不要在理论上争辩，你做个电源试试就明白了，现在的优质磁材实际磁损很小，只要磁芯适合使用的开关频率，实际磁损就远远小于铜损。变压器的主要损耗就是铜损。如果你一定要用只适合做50K开关频率的磁芯，工作在100K，那就是不讲道理。至于B的取值，因一般要在磁芯100℃时不饱和，B必须小于或等于0.3T。实际上即便是工作在50赫兹的工频变压器也是如此，工频变压器所使用的冷扎硅钢片也有品质之分，0.5毫米厚的冷扎硅钢片比0.35毫米厚的磁损明显高，如果采用有取向硅钢片（片厚0.3或更小），磁损就更小。大型电力变压器都使用有取向硅钢片，磁损远远小于铜损。所以说：磁芯损耗与铜损无直接的关系

如果一定要设计成磁损与铜损相等，肯定能够做到，肯定性价比很差。肯定需要优化。