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變壓器電流紋波系數(shù)

雖然出來工作十多年了,一直從事單片機(jī)類的開發(fā)工作,想試著學(xué)習(xí)開關(guān)電源,,,自學(xué)了一段時間,目前最主要是學(xué)習(xí)變壓器設(shè)計,目前遇到了一些困難,,,,,,主要是理論計算和實際使用上情況有很大出入,變壓器繞組匝數(shù)和實際似乎差了整整一倍

比如設(shè)計寬電壓輸入90V-270V,輸出5V-1.5A,PWM頻率60K,選用EP20磁芯,紋波系數(shù)(紋波率)0.5----紋波系數(shù)=電感紋波峰峰值/電感平均電流

根據(jù)電磁感應(yīng)定律,推導(dǎo)出來:初級繞組匝數(shù)大約291匝,次級(5V輸出)繞組大約14匝,,,,

但是呢

我拆解了不少廠家的電源(大多數(shù)是充電器),初級繞組在100~150匝之間,次級繞組大約6~8匝

為什么相差那么遠(yuǎn)呢?

如果匝數(shù)那么少,紋波系數(shù)必須要設(shè)置為1才行,,如果是這樣,當(dāng)電壓輸入升高時,即使是滿載,也有可能進(jìn)入DCM模式,也就是紋波系數(shù)會大于2

歡迎大家發(fā)言討論

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小鞏
LV.11
2
2018-11-01 09:50
不錯,
0
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ffqqcc
LV.2
3
2018-11-02 09:09
@小鞏
不錯,[圖片]
怎么沒有高手回復(fù)呢,,,,,電源網(wǎng)應(yīng)該有很多這方面的工程師才對啊,,,無師自通確實比較難
0
回復(fù)
ffqqcc
LV.2
4
2018-11-02 11:00

經(jīng)過瘋狂的查閱資料(國內(nèi)外的電源書籍)和看網(wǎng)站上的討論,

比如:跟我學(xué)系列之四,反激電源及變壓器的設(shè)計,,,,,主要看了一下變壓器計算部分,,,,,我覺得,,電流紋波系數(shù)計算不一樣,

<讓你記得我的好>樓主討論的是變壓器工作于臨界模式情況,計算公式當(dāng)然也是基于臨界模式,同時基于最低輸入電壓,,其實這樣設(shè)計是有一定問題,電源永遠(yuǎn)不能工作于連續(xù)模式,

因為隨著輸入電壓增高,變壓器的紋波電流會增大,紋波系數(shù)也會增大,磁芯會出現(xiàn)飽和,如果沒有留出余量和峰值限流設(shè)置過大,,高電壓下滿載使用就容易燒保險,因為臨界模式紋波電流比較大,輸出電容當(dāng)然也要很大,甚至需要LC濾波才能過相關(guān)認(rèn)證

此外還有一句話覺得說的不對

我的公式里的ΔB其實是BMAX-Br,BMAX是工作是出現(xiàn)的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度,而Br是剩磁。因為加了氣隙,Br基本為零

剩磁是否為0不是取決于氣隙,,而是工作模式,在斷續(xù)工作模式下剩磁當(dāng)然為0,,,在連續(xù)模式下肯定不為0,因為電流不為0,磁通量自然也不能為0,磁通密度Br就不為0

當(dāng)然在臨界模式下也有好處,就是算出來的初級匝數(shù)N比較小,所用的變壓器體積就小很多,電源也就做得比較小,-------這也是典型的中國產(chǎn)品(能用就好)

但是

我經(jīng)過實際測試電源,在220V電壓下,滿載工作,環(huán)境溫度20度左右,工作幾分鐘就出現(xiàn)電源保護(hù)狀態(tài),穩(wěn)定工作時負(fù)載大約是滿載的90%左右,,,

有些電源可能不會這樣,或許這是個別案例

經(jīng)過復(fù)習(xí)<大學(xué)物理><高數(shù)><電路>之后,我覺得《精通開關(guān)電源》這本書的所有推導(dǎo)過程,都是比較嚴(yán)謹(jǐn),實用的,可靠的,,,(盡管我還沒有事件操作過,但是在理論上是行得通的)

0
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ffqqcc
LV.2
5
2018-11-12 09:25

經(jīng)過實踐和拆解更多的變壓器,,,,,終于明白了紋波系數(shù)(電感交流峰峰值/電感斜坡幾何中心值)取值,,,,,,書本上說取紋波系數(shù)0.4是很好的值,,,但是在設(shè)計中發(fā)現(xiàn),這樣需要比較大的磁芯才能容納足夠匝數(shù),,,,因此在國內(nèi)的電源當(dāng)中,紋波系數(shù)一般取到1.16,,,,

計算如下

匝數(shù)N=(Vin*D)/(f*B*Ae)    一般Vin取最低輸入電壓AC90V時有效電壓為127V,D是最低電壓輸入且滿載時候的占空比,f是工作頻率,這里的B是磁通密度變化量(也就是交流部分,不包含直流部分),通常取值0.22T,至于Ae就是磁芯的截面積,在磁芯規(guī)格書里面都會給出,,,,如果峰值磁通密度取Bpk=0.3T,則由公式⊿B = Bpk*r/(1+r/2),,,那么紋波系數(shù)r=1.16左右

r取越大,就意味著更大輻射干擾,因為⊿I/⊿t變大了,,為了壓縮變壓器的體積,,基本不能去r=0.4,因為1.16/0.4=2.9,匝數(shù)變?yōu)樵瓉淼?.9倍,,意味著需要更大的變壓器窗口

以上的計算經(jīng)過實際繞變壓器測試過

自學(xué)過程確實會遇到很多困難,,有時候差不多要放棄,,,當(dāng)靈感來的時候就會豁然開朗,一味的在電腦面前埋頭苦想是沒什么用的

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