正激变换器磁性元件的设计
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正激变换器磁性元件除了变压器外，还有一个电感器，即扼流圈。一般的资料上都是从变压器开始算起的，但本人认为应该从电感器开始算起比较好，这样比较明了，思维可以比较清楚。因为正激变换器起源于BUCK变换器，而BUCK变换器，其功率的心脏是储能电感，因此，正激变换器的功率心脏是扼流圈，而不是变压器，变压器只有负责变电压，并没有其它的功能，功率传输靠得是电感。当然一般书上从变压器算起，也未尝不可，但这样算，思路不是很明确，也不容易让读者理解。下面我演示一下我的算法，希望对读者能有所帮助。 电感器的设计 首先，以滤波电感为研究对象，进行研究。在一个周期中，开关管开通的时候，滤波电感两端被加上一个电压，其电流不是突变的，而是线性的上升的，有公式I=V*TON/L，这几项分别表示电感电流的增量，输入电压，开通时间，电感量。而这个电压是变压器副边放出的。在开关管关断的时候，电感器以一个恒定的电压放电，其电流即会线性的下降，同样遵守这个公式，即I=Vo*TOFF/L，一个周期中，放电电流等于充电电流，所以上两式相等，再用1-D代替TOFF，D代替TON，于是从上两式中得到Vo=V*D。画出电感两端的电压电流波形如下图。 电感两端电压电流波形 上为电流波形，下为电压波形。所以，我设计的第一步就是确定这个原边电流的波形。 第一步，确定电感充电电压值。首先，确定开关管开通的时候，加在电感器两端的电压V，这个电压由设计者自己设定，选定这个电压后，最大占空比D即确定了。 第二步，设定电感电流的脉动值IR，不妨自己把电感电流的曲线图画出来，大概和上面的相似。然后再选定一个脉动电流的值，即上升了的电流或是下降的电流的值。因为输出功率和输出电压是已知的，那么平均电流值IO就是知道的。 第三步，根据上面的条件，确定这个电流的波形。要确定这个波形，要知道其峰值IP吧，上面的条件已经足够求出这个峰值了，有方程式IR/2 (IP-IR)=IO，解出IP=IO IR/2 第四步，设定电感量。根据原边电流的波形，算出电感量小CASE，L=V*TON/IR。这个公式理解吧，就和上面那个一样的，不要说不理解啊。 第五步，确定此电流的效值IRMS，这一步用来确定线径。注意，确定线径用的是有效值，而不是平均值。这个电流波形的有效值公式是：IRMS=IP*根号下的〈(KRP的平方/3-KRP 1)*D〉 IP*根号下的〈(KRP的平方/3-KRP 1)(1-D)〉。这个公式推导需要积分比较繁难，我就不讲了，大家记着用就可以了。算出了电流值后，就可以确定线径了，要使有效值电流密度到四安每平方毫米到十安每平方毫米之间，这一点很重要，大家要切记啊。 |
