高频电源变压器计算
凡学过电子线路的,对开关电源也不会陌生,甚至还会觉得很简单;一旦制作出来,却又觉得不甚满意。查找原因,往往是高频电源变压器参数没选好。下面结合一个单端反激式变换器实例介绍该变压器t的估算方法。
4.1、磁芯的估算
采用单片开关电源功率转换器viper22a,给定输出功率为8w,效率为0.8,输入功率为10w;磁心材料为mn—zn功率铁氧体r2k5d。参照《新型开关电源及应用》一书,将实选数值代入 的求值公式得:
选ei25型磁芯,得磁芯截面积sc约等于0.43cm2,窗口截面积so约为0.78cm2,0.43×0.78=0.34 cm4>>0.07cm4,所以磁芯满足要求。一方面,磁感应强度不应选得太大,选得太大磁芯将进入于饱和区,开关电源无法正常工作,甚至毁坏元器件。另一方面,磁感应强度也不应取得太保守,取保守值势必增加圈数,并增大气隙,也就是增大了漏感,增大了尖峰电压;尖峰电压过大,也就增加了噪声电压,最重要的是降低了工作可靠性和使用寿命,集成电路viper22a容易损坏。之所以选用较大磁芯,完全是出于试制方便上的考虑的。试制以后,完全可以选用小些的磁芯,如ei22等。
4.2、匝数的估算
次级绕组匝数
ac220v整流滤波后按300v计算。参照《新型开关电源及应用》一书上的公式得:
np=240.6t,取240t, 为初级绕组数。
导线取0.17mm漆包线。
初级匝数大体上的核算
参照《新型开关电源及应用》一书上的公式得:
h=348a/m
已知r2k3d铁氧体的h值为1194a/m,远大于计算值348a/m,故认为满足要求。
次级绕组匝数
式中: ————-变压器次级输出电压,考虑到各种压降,应为1.5倍的额定直流输出电压,即1.5×12=18v;
————-变压器初级考虑到可能输入的最低电压,取127v。
代入(3)式,得
n=34t。
导线取0.47漆包线。
反馈绕组提供8~40v的vdd电压,由于提供电流很小,可取

导线选0.11漆包线。
取 =240t,电感量为8.6mh(磁芯间垫入三层打印纸), = =34t。当输出dc16.1v0.32a时,脉宽为5μs/17μs/58.4khz,反向电压峰值44v;反馈电压dc18.5v。当输出dc12v时,脉宽为4μs,反向电压峰值44v,反馈电压dc12.3v。该组数据的电压波形上无尖峰电压,前后沿也很陡峭,值得采用。若反馈电压低于10v,可将nf的匝数适当增加。
4.3、线径的估算
10w以下的小型高频变压器,尤其是在风冷条件下,散热良好,其绕组导线截面积可按流过电流的有效值(3~4)a/mm2来选即可;当然,若是窗口面积允许,按(2~3)a/mm2更好。当线径小于1mm时,可不考虑或忽略高频电流集肤效应的影响;否则,可采用几根细线并为一股并绕。电流有效值与最大值有如下关系
4.4、电感量的测量与调整
尽管开关电源也属电子线路范畴,通常的测试仪器仪表就能满足需求,但高频变压器初级绕组电感量必须备有精度较好的电感表来检测,不能以匝数相同磁芯牌号一样而免检。
一般来说,高频变压器磁芯间总要垫入几片纸以确保留有一定的磁隙的。这样做的目的有三:
1. 避免磁芯磁感强度进入饱和区,确保工作稳定可靠性能;
2.调整电感量,满足输出功率的要求;
3.在满足输出功率的情况下降低电感量,削减尖峰电压,增加安全可靠度。所以该工序不能省略。
5、结论
尽管单片开关电源功率变换器viper22a的各项参数的极限值相当可观,但正如众所周知的那样,从安全稳定的可靠性设计方面考虑,在实际应用中,其电压、电流、功率等极限参数还应降额使用——当乘以0.5的保险系数。所谓极限值,当是不连续重复的最大值,是瞬时的,不可当做稳定状态来持续运行。只有这样,按规定设计程序和制作工序完成的开关电源才能稳定可靠地运行。