單端反激電路中高頻變壓器的設(shè)計

(a)完全能量傳遞方式 (b)不完全能量傳遞方式 (c)不完全能量傳遞方式

(原邊電感較大) (原邊電感大小適中)

圖2 在反激變壓器中原邊電流的波形(三種情況下Iave均相同)

實際設(shè)計工作是通過氣隙大小調(diào)整來選定能量的傳遞方式。圖2示出三種可能的方式。(a)是完全能量傳遞方式。這種方式傳遞同樣的能量，峰值電流是很高的。工作中開關(guān)晶體管、輸出二極管和電容器產(chǎn)生最大的損耗，且在變壓器自身產(chǎn)生最大的銅耗(I2R);(b)表示不完全能量傳遞方式。此時，具有一個低電流斜率，這是電感較大的緣故。盡管這種工作方式損耗最小，但這大的磁化直流成分和高的磁滯將使大多數(shù)鐵磁物質(zhì)產(chǎn)生飽和。(c)表示一個較好的折衷方法，它的峰值電流大小適中，峰值與直流有效值的比也比較適中。當(dāng)經(jīng)調(diào)整氣隙，使在合適的氣隙大小下，就能得到這一傳遞方式。工作中噪聲較小，效率也合理。

使用圖2原邊電感量可通過電流波形圖的斜率Δi/Δt按下式求出

LP=VinΔt/Δi

在圖(c)中，設(shè)取IP2=3 IP1，則tOn=t2-t1時間內(nèi)電流平均值Iave

Iave= IP2 -IP1=3 IP1- IP1 = 2IP1

在周期內(nèi)TS的平均輸入電流IS

Iin=P/Vin=30.77/228.8=0.13A

相應(yīng)的值為

Iave= IinTS/tOn=0.13×14/6.97=0.26A

IP1=Iave/2=0.13A

IP2=3 IP1=0.39A

在tOn期間電流變化量Δi= IP2 -IP1=0.39-0.13=0.26A帶入LP=VinΔt/Δi式中求出原邊電感LP

LP= VinΔt/Δi=228.8×6.97/0.26=6.13mH

一旦已知原邊電感Lp和匝數(shù)Np，求出電感系數(shù)AL

AL=Lp/N2p=0.00613/862=829nH/匝2

用下式計算氣隙

lg=µ0×N2p×Ae/ Lp

式中l(wèi)g ------氣隙長度(mm)

µ0------4π×10-7

Np ------原邊匝數(shù)

Lp ------原邊電感(mH)

Ae ------磁芯面積(mm2)

lg =4π×10-7×862×84.41/6.13=0.13mm

5 變壓器的繞制工藝問題

變壓器繞制的基本要求是耦合緊密，以減小漏感。設(shè)計時應(yīng)采用“初包次”的繞法。示意圖如下：

在變壓器的絕緣方面，線圈絕緣選用抗電強(qiáng)度高、介質(zhì)損耗低的復(fù)合纖維絕緣紙，提高初、次級之間的絕緣強(qiáng)度和抗電暈?zāi)芰?。變壓器絕緣則采用整體灌注的方法來保證變壓器的絕緣使用要求。

6 結(jié)語

本文詳細(xì)闡述了單端反激變換器中變壓器的設(shè)計方法，并結(jié)合具體設(shè)計任務(wù)，設(shè)計出一個用于176Vac～264Vac輸入，12V2A輸出的高頻開關(guān)電源變壓器。設(shè)計出的變壓器在實際電路中表現(xiàn)出良好的電氣特性。

參考文獻(xiàn)

[1]張占松，蔡宣三。開關(guān)電源的原理與設(shè)計(修訂版)。電子工業(yè)出版社，2004。

[2]劉勝利。現(xiàn)代高頻開關(guān)電源實用技術(shù)。電子工業(yè)出版社，2001。