推挽式開關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算
出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2017-01-10 17:35:17
推挽式開關(guān)電源使用的開關(guān)變壓器有兩個(gè)初級(jí)線圈,它們都屬于勵(lì)磁線圈,但流過兩個(gè)線圈的電流所產(chǎn)生的磁力線方向正好相反,因此,推挽式開關(guān)電源變壓器屬于雙激式開關(guān)電源變壓器;另外,推挽式開關(guān)電源變壓器的次級(jí)線圈會(huì)同時(shí)被兩個(gè)初級(jí)線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)感應(yīng),因此,變壓器的次級(jí)線圈同時(shí)存在正、反激電壓輸出;推挽式開關(guān)電源有多種工作模式,如:交流輸出、整流輸出、直流穩(wěn)壓輸出,等工作模式,各種工作模式對(duì)變壓器的參數(shù)要求會(huì)有不同的要求。
1-8-1-4-1.推挽式開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)的計(jì)算
由于推挽式變壓器的鐵心分別被流過變壓器初級(jí)線圈N1繞組和N2兩個(gè)繞組的電流輪流進(jìn)行交替勵(lì)磁,變壓器鐵心的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,可從負(fù)的值-Bm,變化到正的值+Bm,因此,推挽式變壓器鐵心磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化范圍比單激式變壓器鐵心磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化范圍大好幾倍,并且不容易出現(xiàn)磁通飽和現(xiàn)象。
推挽式變壓器的鐵心一般都可以不用留氣隙,因此,變壓器鐵心的導(dǎo)磁率比單激式變壓器鐵心的導(dǎo)磁率高出很多,這樣,推挽式變壓器各線圈繞組的匝數(shù)就可以大大的減少,使變壓器的鐵心體積以及變壓器的總體積都可以相對(duì)減小。
推挽式開關(guān)電源變壓器的計(jì)算方法與前面正激式或反激式開關(guān)電源變壓器的計(jì)算方法大體相同,只是對(duì)變壓器鐵心磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化范圍選擇有區(qū)別。對(duì)于具有雙向磁極化的變壓器鐵心,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍,可從負(fù)的值-Bm變化到正的值+Bm。
關(guān)于開關(guān)電源變壓器的計(jì)算方法,請(qǐng)參考前面“1-6-3.正激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計(jì)算”中的“2.1 變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)的計(jì)算”章節(jié)中的內(nèi)容。
根據(jù)(1-95)式:
(1-150)式和(1-151)式就是計(jì)算雙激式開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈N1繞組匝數(shù)的公式。式中,N1為變壓器初級(jí)線圈N1或N2繞組的少匝數(shù),S為變壓器鐵心的導(dǎo)磁面積(單位:平方厘米),Bm為變壓器鐵心的磁感應(yīng)強(qiáng)度(單位:高斯);Ui為加到變壓器初級(jí)線圈N1繞組兩端的電壓,單位為伏;τ = Ton,為控制開關(guān)的接通時(shí)間,簡(jiǎn)稱脈沖寬度,或電源開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的寬度(單位:秒);F為工作頻率,單位為赫芝,一般雙激式開關(guān)電源變壓器工作于正、反激輸出的情況下,其伏秒容量必須相等,因此,可以直接用工作頻率來計(jì)算變壓器初級(jí)線圈N1繞組的匝數(shù);F和τ取值要預(yù)留20%左右的余量。式中的指數(shù)是統(tǒng)一單位用的,選用不同單位,指數(shù)的值也不一樣,這里選用CGS單位制,即:長(zhǎng)度為厘米(cm),磁感應(yīng)強(qiáng)度為高斯(Gs),磁通單位為麥克斯韋(Mx)。
1-8-1-4-2.推挽式開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比的計(jì)算
A)交流輸出推挽式開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比的計(jì)算
推挽式開關(guān)電源如果用于DC/AC或AC/AC逆變電源,即把直流逆變成交流輸出,或把交流整流成直流后再逆變成交流輸出,這種逆變電源一般輸出電壓都不需要調(diào)整,因此電路相對(duì)比較簡(jiǎn)單,工作效率很高。
用于逆變的推挽式開關(guān)電源一般輸出電壓都是占空比等于0.5的方波,由于方波的波形系數(shù)(有效值與半波平均值之比)等于1,因此,方波的有效值Uo與半波平均值Upa相等,并且方波的幅值Up與半波平均值Upa也相等。所以,只要知道輸出電壓的半波平均值就可以知道有效值,再根據(jù)半波平均值,就可以求得推挽式開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比。
根據(jù)前面分析,推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓uo,主要由開關(guān)電源變壓器次級(jí)線圈N3繞組輸出的正激電壓來決定。因此,根據(jù)(1-128)、(1-129)、(1-131)其中一式就可以出推挽式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓的半波平均值。由此求得逆變式推挽開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比:
n=N3/N1 =Uo/Ui =Upa/Ui —— 變壓比,D為0.5時(shí) (1-152)
(1-152)式就是計(jì)算逆變式推挽開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比的公式。式中,N1為開關(guān)變壓器初級(jí)線圈兩個(gè)繞組其中一個(gè)的匝數(shù),N3為變壓器次級(jí)線圈的匝數(shù),Uo輸出電壓的有效值,Ui為直流輸入電壓,Upa輸出電壓的半波平均值。
(1-152)式還沒有考慮變壓器的工作效率,當(dāng)把變壓器的工作效率也考慮進(jìn)去時(shí),在(1-152)式的右邊乘以一個(gè)略大于1的系數(shù)。
B)直流輸出電壓非調(diào)整式推挽開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比的計(jì)算
直流輸出電壓非調(diào)整式推挽開關(guān)電源,就是在DC/AC逆變電源的交流輸出電路后面再接整流濾波電路。這種直流輸出電壓非調(diào)整式推挽開關(guān)電源的控制開關(guān)K1、K2的占空比與DC/AC逆變電源一樣,一般都是0.5,因此,直流輸出電壓非調(diào)整式推挽開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比可直接利用(1-152)式來計(jì)算。即:
n=N3/N1 =Uo/Ui =Upa/Ui —— 次/初級(jí)變壓比,D為0.5時(shí) (1-152)
不過,在低電壓、大電流輸出時(shí),一定要考慮整流二極管的電壓降。
C)直流輸出電壓可調(diào)整式推挽開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比的計(jì)算
直流輸出電壓可調(diào)整式推挽開關(guān)電源的功能就要求輸出電壓可調(diào),因此,推挽式變壓器開關(guān)電源的兩個(gè)控制開關(guān)K1、K2的占空比必須要小于0.5;因?yàn)橥仆焓阶儔浩鏖_關(guān)電源正反激兩種狀態(tài)都有電壓輸出,所以在同樣輸出電壓(平均值)的情況下,兩個(gè)控制開關(guān)K1、K2的占空比相當(dāng)于要小一倍。當(dāng)要求輸出電壓可調(diào)范圍為時(shí),占空比取值為0.25。根據(jù)(1-140)和(1-145)式可求得:
(1-153)和(1-154)式就是計(jì)算直流輸出電壓可調(diào)整式推挽開關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比的公式。式中,N1為變壓器初級(jí)線圈N1或N2繞組的匝數(shù),N3為變壓器次級(jí)線圈的匝數(shù),Uo直流輸出電壓,Ui為直流輸入電壓。
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