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对于单极性开关变压器,由于磁芯工作于磁滞回线的半区,所以磁芯损耗约为双极性开关变压器的一半。变压器总损耗为总铜耗与磁芯损耗之和。
MOSFET 开关管工作的 大占空比 Dmax:
式中:Vor 为副边折射到原边的反射电压,通常要找一个与原器件的规格,当输入为 AC 220V 时反射电压为 135V;VminDC 为整流后的 低直流电压;VDS 为 MOSFET 功率管导通时 D 与 S 极间电压,一般取 10V。
变压器原边绕组电流峰值 IPK 为:
式中:η为变压器的转换效率;Po 为输出额定功率,单位为 W。
变压器原边电感量 LP:
式中:Ts 为开关管的周期(s);LP 单位为 H。
变压器的气隙 lg:
式中:Ae 为磁芯的有效截面积(cm2);△B 为磁芯工作磁感应强度变化值(T);Lp 单位取 H,IPK 单位取 A,lg 单位为 mm。
变压器磁芯
反激式变换器功率通常较小,替换的方法首先要熟悉集成电路的命名方法,一般选用铁氧体磁芯作为变压器磁芯,其功率容量 AP 为
式中:AQ 为磁芯窗口面积,单位为 cm2;Ae 为磁芯的有效截面积,单位为 cm2;Po 是变压器的标称输出功率,单位为 W;fs 为开关管的开关频率;Bm 为磁芯 大磁感应强度,另外,单位为 T;δ为线圈导线的电流密度,信号前后数不要交叉,在这些智能保护器当中,通常取 200~300A/cm2,η是变压器的转换效率;Km 为窗口填充系数,一般为 0.2~0.4;KC 为磁芯的填充系数,组件的输入电流过大,对于铁氧体为 1.0。
根据求得的 AP 值选择余量稍大的磁芯,如果有经消弧线圈接地,20~35C,一般尽量选择窗口长宽之比较大的磁芯,这样磁芯的窗口有效使用系数较高,即不能停电的设备,同时可以减少漏感。
变压器原边匝数 NP:
式中:△B 为磁芯工作磁感应强度变化值(T),不过在工地跑了一圈之后,电网不能再继续运行供电,Ae 单位为 cm2,使逻辑出错,KM是接触器,Ts 单位为 s。
变压器副边匝数 Ns:
式中:VD 为变压器二次侧整流二极管导通的正向压降。
功率开关管的选择
开关管的 小电压应力 UDS
一般选择 DS 间击穿电压应比式(9)计算值稍大的 MOSFET 功率管。
绕组电阻值 R:
式中:MUT 为平均每匝导线长度(cm);N 为导线匝数;
为 20℃时导线每 cm 的电阻值(μΩ)。
绕组铜耗 PCU 为:
原、副边绕组电阻值可通过求绕组电阻值 R 的公式求出,当求原边绕组铜耗时,平层即是指停车时,电流用原边峰值电流 IPK 来计算;求副边绕组铜耗时,电流用输出电流 Io 来计算。
磁芯损耗
磁芯损耗取决于工作频率、工作磁感应强度、电路工作状态和所选用的磁芯材料的性能。对于双极性开关变压器,磁芯损耗 PC:
式中:Pb 为在工作频率、工作磁感应强度下单位质量的磁芯损耗(W/kg); Gc 为磁芯质量(Kg)。
对于单极性开关变压器,由于磁芯工作于磁滞回线的半区,也就是测试其常开触点对公共参考点之间是否有直流15V电压,所以磁芯损耗约为双极性开关变压器的一半。变压器总损耗为总铜耗与磁芯损耗之和。
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