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开关电源变压器设计之---我见

 

在我们目前的开关电源设计,很多电源工程师并没有这种研究变压器的精神在里面,他们多数还是定议在变压器能用,温升不高,,个头大点也不影响整个电源的效率,相关还喜欢上这一口,总觉着变压器要大一号,安全,可靠, 其实,在变压器技术发展到今天,技术突破至今天,已经有很多的改变了,很多书上的窗口利用率还定议在0.4左右的取值,但是实际上,大功率开关电源,基本上要取到0.9左右的利用率,这样设计的变压器,块头就小了很多,比如爱默生和华为的,还有目前充电桩的,基本上都已经采用这种方案 ,它可以让变压器做得很矮,很小,从而让自己的电源做得很小。但功率与效率不变,这里有相当的一部份技术依靠于变压器的设计技术。

下面,我分享一下我在电源上如何来设计合适于自己的变压器经验, 希望与很多喜欢设计变压器或从事电源的工程师,分享一下自己的经验, 多多交流

 

首先,已知输出电压U, 工作频率f, 心中估选一款型号尺寸的磁芯(这相当一部份可以依靠于经验),定议你设计时要用多大的磁通密度B,  然后就可以:

根据U*dT=W*S*dB, 根据不同的波形,dT=1/2f, dB=2B, W=匝数, S=Ae 你可以初步定议你的B,S值,f频率,输出电压,来反推并计算出你的W(匝数)(这是次级的匝数哦,因为是输出电压计算的。 然后你再通过输出与输出电压的比值,来定议出你的变比N 然后用N=Np:NS, 计算出你的初级的匝数, 到这里,你就可以确定出了你的初级匝数W1, 次级匝数W2 当然,这两个匝数只是你计算出来的数值, 实际上你要不要取这样的值,还得考虑到其它的因素,比如,窗口利用率,电流密度,

(如果你的窗口利用率在0.4左右,电流密度也在5~8A/mm^2, )那么你也可以尝试在变比不改变的情况下,把初级与次级的匝数往上增加,从而降低你的磁通密度,防止磁饱和, 

(如果你的窗口利用率0.95了,电流密度在10A/mm^2),绕下去已经很困难了,你可以适当的通过提高频率f, 和设计磁通密度更高的值,来减小初级与次级的匝数, 来达到你不想改变磁芯,又想绕得下,又想电流密度不大的情况

在变压器工作在不饱和的工作状态,变压器的其它参数,刚是主要围绕着它慢慢展开,比如说,我应该定议多少的初级电感量L值,我应该留多大的气隙,我怎么样才能把漏感LL做得更好些,我怎么样才能把变压器设计得更好绕一些, 方便批量生产,等等,

对于初学者,或是很多电源工程师,以为这里应该有一套套的计算公式,可以方便,准确的计算出你所需要的参数, 但是我告诉你,什么叫“参数”,那就只是参考的数值,很多还得依靠于经验,方法,折中办法,这才是一个经验丰富的资深电源和变压器设计工程师最实在的做法。

比如; <变压器与电感器设计手册第3版>和第4版,这两本书我都有研究过, 里面用相当多的案例讲述了变压器如何如何计算,设计, 我也反复推导过很多次,其实大道至简,讲来讲去,就是我上面提到的这条公式,U*dT=W*S*dB, 就搞定了.

希望与大家共勉, 多交流.

 

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2016-11-13 21:05
感谢分享经验
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guang卢
LV.7
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2016-11-14 07:54
设计只要还是从性价比去采取方案,根据方案来选定变压器和各种器件,大多数还是要折中取舍!感谢楼主分享经验!
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2016-11-14 13:52
@guang卢
设计只要还是从性价比去采取方案,根据方案来选定变压器和各种器件,大多数还是要折中取舍!感谢楼主分享经验!
理论结合实际,最好多动手!
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2016-11-14 19:27
@faraway201102
理论结合实际,最好多动手!
多动手,多烧钱,多总结。
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