150W推挽变压器的设计(Bm<Bs/3,Bs=5100Gs)1.高频变压器设计的要求:
输入电压U
in
=12V~15.5V
输出电压Uo=350V
输出功率Po=150W(2倍过载正常工作5s)
工作频率fs=50kHz,工作周期Ts=1/f=20μs
效率η=90%
Step1.磁芯型号的选取
AP = 2T TT T T x108
?T∗T∗T T∗T TTT∗T
TT4
式中:Ton=D
max
xT=0.45x20x10-6s=9x10-6s
Po=150W
最大工作磁密Bm=Bs/3, Bs=5100Gs, 而△B=2Bm
η=0.9
Kc=1,为铁的填充系数
Kwin=0.3,为变压器的窗口填充系数
J=300A/cm2
可得:AP=0.98cm4 , AP=Aw X Ae。
Aw为磁芯窗口面积;Ae为磁芯有效截面积。
考虑EE32型号的磁芯,该磁芯的AP=1.254 cm4,故选取EE32型号的磁芯。
Step2.原副边绕组匝数的确定
a.原边绕组匝数:
T
1=T TTTTT TT TTT
ΔB∗10−4∗2T T∗10−4
= 1.91
选取N1=2.式中:U
inmin
=12V,T=20*10-6s,Dmax=0.45,△B=2*1700Gs,
Ae=0.83cm2
b.匝比
设变压器原边两绕组匝数均为N1,变压器副边总匝数为N2,则定义匝比为n=N2/N1。
考虑副边整流二极管的导通压降及输出滤波电感的电阻,有
n= T T +T T+T TT
T TTTTT∗T TTT ∗1
2
=350+3+0.5
12∗0.45
∗1
2
=32.73 (原边两个绕组)
选取n=33,N2=66。
校验实际工作的最大和最小占空比D maxreal ,D minreal 。
在低压输入满载时电路工作在最大占空比:
T max TTTT =(T T +T T +T TT )∗0.5
T TTTTT ∗T 2/T 1=0.446
在高压输入满载时电路工作在最小占空比:
T min TTTT =(T T +T T +T TT )∗0.5
T TTTTT ∗T 2/T 1=0.346
可见最大和最小占空比都在合适的工作范围内。
Step3.线径:
穿越深度:
Δ=√2T ∗T ∗T =√22TT ∗μ∗γ
=0.2955TT 式中:μ=4π*10-7,γ=58*106。
因此铜皮的厚度或铜线的线径需要小于2 Δ=0.591mm 。
忽略电感电流的脉动量,在主功率管导通旗舰,流过副边绕组的电流为Io;主功率管都关断期间,流过副边绕组的电流为Io/2。
流过副边绕组的电流有效值:
T TTTT=√(T T
T T )2∗2T
max TTTT
+(1
2
∗T T
T T
)2(1−2T
max TTTT
) =0.412A
考虑励磁电流的存在,则单个原边线圈电流的有效值:
I
Prms =1.05*nI
Srms
/1.414=10.1A
原边铜皮截面积:
S
cuP =I
prms
/J=2.02mm2,取J=5A/mm2
副边绕组导线截面积:
S
cuS =I
Srms
/J=0.0824mm2,取J=5A/mm2
原边由铜导线绕制,选择截面积小的铜导线多股并绕,且多股铜导线的总面积不小于2.02mm2。
(可选10股直径为0.51mm的漆包线并绕。
最大外径为0.56mm)
副边选用标称0.35mm的漆包线,截面积为0.09621mm2,最大外径为0.39mm。
Step4.核算变压器窗口系数
T TTT=2∗T1∗10∗0.2462+T2∗0.09621
T TTT∗10
=0.167<0.3
窗口系数在合理的范围内,说明绕组能够绕的下。