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常见器件损耗计算

AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF常见器件损耗计算方法----开关电源电磁元件类输入滤波器 差模电感器以铜损为主,器件工作频率低,故磁损忽略哪些参数来自Datasheet/承认书?---常温24℃下直流电阻值R 0Max哪些参数需要设计提供或实测提供?--常温24℃下直流电阻值R 0、输入有效电流值I RMS工作条件下的电阻值由于工作温度作用,需重新计算,最高工作温度定义为110℃,电阻值R 110为50.23424)50.234110(0110++=R R (234.5表示铜的K 值常数,铝的K 值常数是228.1)铜损为1102R I P RMS cu = (工作频率低,忽略趋肤效应;对称绕制,忽略邻近效应)共模电感器以铜损为主,由于噪声的Vt值小,故磁损忽略哪些参数来自Datasheet/承认书?---常温24℃下直流电阻值R0 Max哪些参数需要设计提供或实测提供?--常温24℃下直流电阻值R0、输入有效电流值I RMS工作条件下的电阻值由于工作温度作用,需重新计算,最高工作温度定义为110℃,电阻值R110为AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAFAHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF50.23424)50.234110(0110++=R R (234.5表示铜的K 值常数,铝的K 值常数是228.1)铜损为1102R I P RMS cu = (工作频率低,忽略趋肤效应;对称绕制,忽略邻近效应)PFC 电路 PFC 电感器以铜损为主,磁损为副,磁芯磁导率/工作状态表现为增量磁导率,即在一定偏置磁场下叠加一振幅较小的交变磁场;磁芯损耗只能近似采用标准功耗测试的一定频率和工作磁密下的正弦波损耗进行计算;哪些参数来自Datasheet/承认书?---常温24℃下直流电阻值R0 Max,磁芯体积Ve、电感量L哪些参数需要设计提供或实测提供?--常温24℃下直流电阻值R0、输入有效电流值I RMS、最大电流峰值:低压输入时峰值处的纹波电流di、工作频率f铜损计算:AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAFAHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF工作条件下的电阻值由于工作温度作用,需重新计算,最高工作温度定义为110℃,电阻值R 110为50.23424)50.234110(0110++=R R (234.5表示铜的K 值常数,铝的K 值常数是228.1)铜损为1102R I P RMS cu =附:若考虑趋肤效应的影响,按下式进行趋肤效应下的电阻计算 (圆铜线按直径,铜皮或扁平线按厚度):30038.00035.096.0x x R R dcac++= )20(00393.01-+=T fdx d 线径(inch) f 工作频率(Hz) T 工作温度(℃)磁损计算:工作时的工作磁密最大值:AeN LdidB Ae dB N Ldi •=→••= L 是工作状态时的电感量,AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF磁芯100℃下的损耗公式,也可通过查磁芯损耗图获得相同信息(损耗公式来自于此):铁氧体类PC40相当材:d c Fe dB af P P Fe 磁芯单位损耗mW/cm 3dB 工作磁密kG f 工作频率kHzAHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF铁氧体类PC44相当材:d c Fe dB af P = P Fe 磁芯单位损耗mW/cm 3dB 工作磁密kG f 工作频率kHz每升高10℃,损耗近似增加40%;粉芯材料相当材:粉芯材料由于均匀气隙分布,我们认为损耗值与温度无关;FeSiAl 粉芯材料损耗公式--损耗与磁导率无关:46.10.2dB fP Fe = P Fe 磁芯单位损耗mW/cm 3dB 工作磁密kG f 工作频率kHzFeSi 粉芯材料损耗公式--损耗与磁导率无关:附:参考损耗曲线图—推导损耗公式:AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAFAHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF查磁芯手册中对应磁芯的体积Ve ,计算功耗Ve P P Fe Core •= P core 磁芯损耗mW P Fe 磁芯单位损耗mW/cm3Ve 磁芯体积mm 3总损耗P Total 为Core Cu Total P P P +=AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAFDC~DC电路谐振电感器以磁损为主,铜损为副,不考虑邻近效应磁芯磁导率/工作状态表现为振幅磁导率,即交变磁场单向或双向振幅大的磁导率;磁芯损耗只能近似采用标准功耗测试的一定频率和工作磁密下的正弦波损耗进行计算;哪些参数来自Datasheet/承认书?---常温24℃下直流电阻值R0 Max,磁芯体积Ve、电感量L哪些参数需要设计提供或实测提供?--常温24℃下直流电阻值R0、输入有效电流值I RMS、(最高)工作频率f铜损计算:工作条件下的电阻值由于工作温度作用,需重新计算,最高工作温度定义为110℃,电阻值R110为AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAFAHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF50.23424)50.234110(0110++=R R (234.5表示铜的K 值常数,铝的K 值常数是228.1)铜损为1102R I P RMS cu =附:若考虑趋肤效应的影响,按下式进行趋肤效应下的电阻计算 (圆铜线按直径,铜皮或扁平线按厚度):AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF30038.00035.096.0x x R R dcac ++= )20(00393.01-+=T fd x d 线径(inch) f 工作频率(Hz) T 工作温度(℃)磁损计算:工作时的工作磁密最大值:Ae N Ldi dB Ae dB N Ldi •=→••= L 是工作状态时的电感量,由于谐振电感器的电感量要求基本不变化,与来料的承认书要求一致;di 取电感器输入有效电流值I RMS ;dB 是双向工作状态,故工作时的磁密取值为2Bm ,所以以下的磁芯损耗取值为Bm磁芯100℃下的损耗公式,也可通过查磁芯损耗图获得相同信息(损耗公式来自于此):铁氧体类PC40相当材:d m c Fe B af P = P Fe 磁芯单位损耗mW/cm 3dB 工作磁密kG f 工作频率kHzAHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF铁氧体类PC44相当材:dm c Fe B af P P Fe 磁芯单位损耗mW/cm 3 dB 工作磁密kG f工作频率kHzAHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF每升高10℃,损耗近似增加40%;粉芯材料相当材:粉芯材料由于均匀气隙分布,我们认为损耗值与温度无关; MMP –26材粉芯材质:55.225.1437.5dB f P Fe = P Fe 磁芯单位损耗mW/cm 3 dB 工作磁密kG f 工作频率kHzMMP –60材粉芯材质:24.241.1625.0dB f P Fe = P Fe 磁芯单位损耗mW/cm 3 dB 工作磁密kG f 工作频率kHz查磁芯手册中对应磁芯的体积Ve ,计算功耗Ve P P Fe Core •= P core 磁芯损耗mW P Fe 磁芯单位损耗mW/cm 3 Ve 磁芯体积mm 3总损耗P Total 为Core Cu Total P P P +=AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAFAHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF主变压器以磁损为主,铜损为副,考虑邻近效应磁芯磁导率/工作状态表现为振幅磁导率,即交变磁场单向或双向振幅大的磁导率;磁芯损耗只能近似采用标准功耗测试的一定频率和工作磁密下的正弦波损耗进行计算;由于方波的损耗要比正弦波损耗低10%,故损耗可降低10%;哪些参数来自Datasheet/承认书?---常温24℃下原副边直流电阻值R 0 Max ,磁芯体积Ve哪些参数需要设计提供或实测提供?--常温24℃下原副边直流电阻值R 0、占空比Dmax 、(最高)工作频率f铜损计算:工作条件下的电阻值由于工作温度作用,需重新计算,最高工作温度定义为110℃,电阻值R 110为50.23424)50.234110(0110++=R R (234.5表示铜的K 值常数,铝的K 值常数是AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF228.1)铜损为1102R I P RMS cu =附:若考虑趋肤效应的影响,按下式进行趋肤效应下的电阻计算 (圆铜线按直径,铜皮或扁平线按厚度):30038.00035.096.0x x R R dcac ++=AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF)20(00393.01-+=T fd x d 线径(inch) f 工作频率(Hz) T 工作温度(℃)邻近效应系数:为了简化计算,我们通过以下绕制方式进行系数增加损耗,条件为1. d/T=<1 (d/T 是导体直径与趋肤深度之比,d :导体直径(mm) T :趋肤深度(mm))2. 原边一次绕制完成层数<2层3. 副边一次绕制层数<3层总铜损为原副边铜损之和,若考虑邻近效应,按上式进行计算:S RMSS P RMSP cuTotal R I R I P 11021102+=磁损计算:AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF 通过法拉第定律,推导工作磁密 dtdB NAe dt d NV ==φ 双向磁化时的工作磁密为 Bm dB 2=NAeVTon Bm 2=,移向全桥时,NAef VD Bm MAX 4=AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF单向磁化时的工作磁密为NAeVTonBm dB ==磁芯100℃下的损耗公式,也可通过查磁芯损耗图获得相同信息(损耗公式来自于此):铁氧体类PC40相当材:dmc Fe B af P = P Fe 磁芯单位损耗mW/cm 3dB 工作磁密kG f 工作频率kHz铁氧体类PC44相当材:dmc Fe B af P = P Fe 磁芯单位损耗mW/cm 3dB 工作磁密kG f 工作频率kHzAHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF每升高10℃,损耗近似增加40%;查磁芯手册中对应磁芯的体积Ve ,计算功耗Ve P P Fe Core •= Core P 磁芯损耗mW P Fe 磁芯单位损耗mW/cm 3 ,Ve 磁芯体积mm 3总损耗P Total 为AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAFCore Cu Total P P P +=附:邻近效应分析对计算圆形截面导体中,由邻近效应引起的损耗为:cP Gr Id B w P ρ12814159.3422=P p :邻近效应损耗;w :磁场角速度;B :磁感应强度;l :导体长度;d :导体直径;Gr :邻近效应因子;P C :导体电阻率;邻近效应因子Gr 是无量纲因子,它的变化规律仅适合于圆形截面积导体。

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