输入条件
最小输入电压Vinmax:370V
最大输入电压Vinmax:410V
输出电压Vo:12V
输出电流Io:100A
开关频率fs:55kHz
效率η:0.95
最大占空比Dmax:0.42
填充系数Ku:0.2
最大磁通密度Bmax:0.16T
电流密度J:12A/mm^2
计算过程
1.AP法选磁芯
AP值:
AP_cal=[(1+η)*Vinmin*Iprms*Dmax]/(Ku*Jc*f*2Bac)
AP_cal=23267mm^4
磁芯选取:PQ3532
磁芯有效截面积:
Ae=196mm^2
磁芯窗口面积:
Aw=188mm^2
磁芯有效磁路长度:
le=87.9mm
磁芯体积:
Ve=16250mm^3
磁芯AP值:
AP_core=36800mm^4
2. 变压器匝数计算
原边匝数计算:
Np_cal=(Vinmin*Dmax)/(fs*△B*Ae)
取整后Np=45
副边匝数计算:
Ns_cal=((Vo*Np)*(Vinmin*Dmax*2)
取整之后Ns1=Ns2=2
3. 最大占空比核算
实际的最大占空比:
Dmax=(Vo*Np)/(Vinmin*Ns*2)
Dmax=0.365
4. 最大磁通密度核算
交流磁通密度(最大磁通密度)计算:
△B=(Vinmin*Dmax)/(fs*Np*Ae)
Bmax=△B/2=0.14T
5. 电流计算
在Flyback和Forward变压器设计过程中,最先开始计算的就是电流,但是在全桥变压器设计中,确是最后计算电流。这是因为全桥变压器的副边电流波形不再是梯形波,不能借助之前的方法计算电流有效值。当然,可以通过理论计算或者仿真的方法获取电流有效值,但是需要匝比。所以在全桥变压器的设计过程中,是先确定匝数,再计算电流有效值。
确定了全桥电路的各个电气参数,可以在Mathcad中通过理论计算的方法获取变压器的原副边电流波形,然后计算电流有效值,从而评估线径。
这里也给出相对简单地方法去评估电流的有效值。
原边电流有效值:
Iprms=Iomax/n
Iprms=4.44A
副边电流有效值:
Isrms=0.707*Iomax
Isrms=70.7A
接下来就需要确认线规、填充系数和气隙了,这个跟之前的计算方法相同,就不再详细说明了。
输出结果
磁芯尺寸:PQ3532
磁芯材料:DMR95或同等材料
原边绕组匝数:45
副边绕组匝数:2
最大磁密:0.14T
最大占空比:0.365
应该说这些参数只是描述了变压器的电气参数,要完成打样制作,还需要知道绕组怎么排布。在介绍反激变压器设计的时候,描述了绕组排布可以影响交叉调整率;其实,绕组排布对漏感和线损也有较大的影响。下一章就以全桥变压器为例,介绍一下绕组排布。