電力直流系統(tǒng)中高頻開(kāi)關(guān)電源磁性元件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2010-08-19 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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  技術(shù)方案與實(shí)用技巧

　　從以上圖表可以看出兩者有以下區(qū)別：

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/180580.htm

　　(1)相同工作頻率(200kHz以下)，非晶材料損耗明顯低于鐵氧體，工作頻率越低，工作B值越高，非晶材料優(yōu)勢(shì)越明顯。但在250kHz以上頻段，鐵氧體損耗要明顯低于非晶材料。

　　(2)非晶材料損耗隨溫度變化量大大低于鐵氧體，降低了變壓器熱設(shè)計(jì)的難度。

　　(3)非晶材料導(dǎo)磁率隨溫度變化量大大低于鐵氧體，降低了變壓器設(shè)計(jì)的難度，提高了電源運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

　　(4)非晶材料Bs?μ值是鐵氧體的10～15倍，意味著變壓器體積重量可以大幅減小。

　　變壓器設(shè)計(jì)過(guò)程中，最困難的是熱設(shè)計(jì)，變壓器的產(chǎn)熱與多方面的因素有關(guān)，如磁芯損耗，銅損等。開(kāi)關(guān)頻率增加，變壓器的發(fā)熱呈指數(shù)增加。若采用鐵氧體磁芯，由于鐵氧體的居里點(diǎn)較低，需對(duì)變壓器磁芯作散熱處理，工藝制作比較復(fù)雜。若散熱處理不當(dāng)，鐵氧體磁材高溫下易失磁，導(dǎo)致電路工作異常。若采用非晶做變壓器，將工作ΔB由4000高斯提高到100007葛斯，開(kāi)關(guān)器件的工作頻率則可以降到100kHz以下。非晶材料在16～100kHz頻率范圍內(nèi)，損耗/Bs值最低，相應(yīng)的變壓器匝數(shù)及體積最小，發(fā)熱量也較小，對(duì)提高整機(jī)效率，減小模塊電源的體積有巨大幫助。在采用軟開(kāi)關(guān)控制技術(shù)的前提下，可以充分發(fā)揮IGBT的低導(dǎo)通壓降，大電流，高耐壓的優(yōu)點(diǎn)，大幅度地提高電源的可靠性。

　　2 磁芯的選擇

　　因?yàn)槿珮蜃儞Q器中的變壓器工作在雙端，對(duì)Br的要求不是很?chē)?yán)格，它需要的是2Bm。但若選用高Br的磁芯，當(dāng)電源功率較大時(shí)，容易產(chǎn)生飽和現(xiàn)象。為此，對(duì)于中、大功率的開(kāi)關(guān)電源，主變壓器選用飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs高、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度B，低的磁芯。雖然鐵基非晶材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs高，但是由于鐵基非晶材料的工作頻率較低(15kHz)，頻率高時(shí)，損耗增加。考慮到本課題中的開(kāi)關(guān)頻率為20kHz，故決定使用鐵基超微晶中低剩磁的磁芯。

　　選用鐵基超微晶環(huán)形鐵芯：ONL―1308040，該磁芯的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs=1.25T，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br0.2T，居里溫度5 lO℃，初始磁導(dǎo)率μi>30000，最大磁導(dǎo)率μm>50000，損耗P(0.5T、20kHz)30W/kg。外形尺寸：外徑l30mm，內(nèi)徑80mm，厚40mm，磁芯有效截面積Ac=7.5cm2.

　　(1)取設(shè)定工作時(shí)，最大工作磁密Bm=0.5T，故全橋工作時(shí)ΔB=1T

　　(2)副邊匝數(shù)的計(jì)算