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求助变压器设计

我这需要设计一款电源,瞬时功率5kw,工作频率200k到700k可调,一般工作时间只有1%,负载为50R。

我现在是用单片机产生一个频率200k到700k可调的方波信号源,同时控制此信号源的脉宽为1%,我打算用IGBT组全桥电路,请问全桥输出变压器盖怎么设计。磁芯材料跟大小用什么?初级、次级匝数是多少?需要其他绕组吗?铜线用怎样的?

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gavinxie
LV.2
2
2013-06-18 21:15
没有高手回答我吗
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2013-06-20 09:46

变压器设计方法一样的,比如AP法。

磁芯材料可用PC40之类的,大小跟输出功率有关,根据输出功率按照某种方法(比如AP法)选磁芯大小。

初级匝数也按照上面这种方法计算。匝比需要根据输入、输出电压、占空比决定。

由于频率较高,铜线要考虑趋肤效应,可能需要选用多股线,并确定直径。并根据期望的电流密度(比如6A/mm^2)选择合适的多股线并联数。

至于具体怎么计算,需要你自己去推导。

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gavinxie
LV.2
4
2013-06-20 16:25
@新月GG
变压器设计方法一样的,比如AP法。磁芯材料可用PC40之类的,大小跟输出功率有关,根据输出功率按照某种方法(比如AP法)选磁芯大小。初级匝数也按照上面这种方法计算。匝比需要根据输入、输出电压、占空比决定。由于频率较高,铜线要考虑趋肤效应,可能需要选用多股线,并确定直径。并根据期望的电流密度(比如6A/mm^2)选择合适的多股线并联数。至于具体怎么计算,需要你自己去推导。

网上好像找不到PC40材料的性能参数,例如磁导率摆幅、饱和磁通、局里温度、磁阻之类。

看到飞磁的3f3 3f4都可以满足这个频率,不知道5kw的磁芯价格怎么样。

恩  我目前就是按照这个方法在设计。还有两个问题:700khz下分布参数会不会很严重?主要考虑哪些?5kw的EMI也要注意什么吧?

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2013-06-20 16:36
@gavinxie
网上好像找不到PC40材料的性能参数,例如磁导率摆幅、饱和磁通、局里温度、磁阻之类。看到飞磁的3f33f4都可以满足这个频率,不知道5kw的磁芯价格怎么样。恩 我目前就是按照这个方法在设计。还有两个问题:700khz下分布参数会不会很严重?主要考虑哪些?5kw的EMI也要注意什么吧?

分布参数会严重,导致计算与实际参数误差较大,所以调试工作量会比较大。

布线比较重要,合理走线。

EMI可能反而好处理,因为开关频率高,所以EMI滤波器会比较容易选择。

功率较高,所以要注意EMI磁芯不要饱和。

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gavinxie
LV.2
6
2013-06-21 08:56
@新月GG
分布参数会严重,导致计算与实际参数误差较大,所以调试工作量会比较大。布线比较重要,合理走线。EMI可能反而好处理,因为开关频率高,所以EMI滤波器会比较容易选择。功率较高,所以要注意EMI磁芯不要饱和。

打算用IGBT搭个全桥。我以前考虑的布局布线 都是在PCB上考虑的,PCB外的电线不太清楚怎么考虑。像IGBT的输入、输出引线,主变压器的输入输出线,这些应该都是要用电线的吧,改怎么处理呢?

EMI没处理过,EMI滤波器是不是就是电源输入口选用的滤波器啊?这个主要是逆制传导发射的。辐射发射是不是各个部分用屏蔽罩隔离就好了?

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2013-06-21 10:14
@gavinxie
打算用IGBT搭个全桥。我以前考虑的布局布线都是在PCB上考虑的,PCB外的电线不太清楚怎么考虑。像IGBT的输入、输出引线,主变压器的输入输出线,这些应该都是要用电线的吧,改怎么处理呢?EMI没处理过,EMI滤波器是不是就是电源输入口选用的滤波器啊?这个主要是逆制传导发射的。辐射发射是不是各个部分用屏蔽罩隔离就好了?

IGBT能做到这么高频率吗?MOSFET比较适合吧。

自然是PCB布线,不推荐飞线。

EMI滤波器分输入EMI滤波器和输出EMI滤波器,看你的具体要求,对传导辐射都有改善。

用屏蔽罩隔离是可以,但不是万能的,具体问题还需要具体分析,主要还是要靠调试解决。

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lixz
LV.5
8
2013-06-21 10:33

你在做不簡單的事……

按照你的描述 應該是納秒范圍的功率脈沖

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gavinxie
LV.2
9
2013-06-21 13:42
@新月GG
IGBT能做到这么高频率吗?MOSFET比较适合吧。自然是PCB布线,不推荐飞线。EMI滤波器分输入EMI滤波器和输出EMI滤波器,看你的具体要求,对传导辐射都有改善。用屏蔽罩隔离是可以,但不是万能的,具体问题还需要具体分析,主要还是要靠调试解决。

恩   是要用MOS管了。这MOS管型号改选怎样的呢?

你是说开关管、变压器、和输出阻抗匹配 都应该在一个PCB上?

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gavinxie
LV.2
10
2013-06-21 13:44
@lixz
你在做不簡單的事……按照你的描述應該是納秒范圍的功率脈沖

没上MHz哦  200khz--700khz

假如500khz的话,20个周期就是 40us的脉宽。

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2013-06-21 14:12
@gavinxie
恩  是要用MOS管了。这MOS管型号改选怎样的呢?你是说开关管、变压器、和输出阻抗匹配都应该在一个PCB上?

推荐都在PCB上(如果布线有困难,可以飞线),尽量不要有松动的电线,实在不行也要把线尽量固定,不要随意摆动。

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lixz
LV.5
12
2013-06-21 15:13
@gavinxie
没上MHz哦 200khz--700khz假如500khz的话,20个周期就是40us的脉宽。
比方500khz 周期時間2us.脈沖持續1% 那么 20ns..
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gavinxie
LV.2
13
2013-06-21 16:03
@lixz
比方500khz周期時間2us.脈沖持續1%那么20ns..
1%的意思是发10个脉冲后 休息1000个脉冲时间
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2013-06-21 16:11
@gavinxie
1%的意思是发10个脉冲后休息1000个脉冲时间

原来是间歇模式。

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gavinxie
LV.2
15
2013-06-21 16:26
@新月GG
原来是间歇模式。
这种跟普通的连续工作模式 没多大区别吧。5kw只的是峰值功率。
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gavinxie
LV.2
16
2013-06-21 16:33
@新月GG
变压器设计方法一样的,比如AP法。磁芯材料可用PC40之类的,大小跟输出功率有关,根据输出功率按照某种方法(比如AP法)选磁芯大小。初级匝数也按照上面这种方法计算。匝比需要根据输入、输出电压、占空比决定。由于频率较高,铜线要考虑趋肤效应,可能需要选用多股线,并确定直径。并根据期望的电流密度(比如6A/mm^2)选择合适的多股线并联数。至于具体怎么计算,需要你自己去推导。

PC40 在700khz时损耗比有400kw/m3  散热不过关的感觉

参数如链接:

http://www.tdk.co.jp/tcfx01/c16_1.pdf

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2013-06-21 16:47
@gavinxie
这种跟普通的连续工作模式没多大区别吧。5kw只的是峰值功率。

间歇工作模式,原理是一样的,没区别。

肯定也有自身的特点,比如电路一直工作在动态,稳定性会怎么样?

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gavinxie
LV.2
18
2013-06-21 16:58
@新月GG
间歇工作模式,原理是一样的,没区别。肯定也有自身的特点,比如电路一直工作在动态,稳定性会怎么样?
稳定性?  没考虑过呢,  我怎么对电源的动态过程没什么印象呢。书上没讲到这点
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2013-06-21 17:00
@gavinxie
稳定性? 没考虑过呢, 我怎么对电源的动态过程没什么印象呢。书上没讲到这点

就好像这个电路一会工作一会不工作。1%时间有输出,99%时间无输出。而不是一直都有输出。

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郑科
LV.1
20
2013-06-21 17:28
@新月GG
就好像这个电路一会工作一会不工作。1%时间有输出,99%时间无输出。而不是一直都有输出。

恩   是要用MOS管了。这MOS管型号改选怎样的呢?

你是说开关管、变压器、和输出阻抗匹配 都应该在一个PCB上?

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2013-06-21 17:32
@郑科
恩  是要用MOS管了。这MOS管型号改选怎样的呢?你是说开关管、变压器、和输出阻抗匹配都应该在一个PCB上?

计算下MOS管的耐压,电流,按照这个选,选法和别的电路没有区别。

推荐是用PCB走线,这样一致性好,容易控制。

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gavinxie
LV.2
22
2013-06-22 10:19
@新月GG
计算下MOS管的耐压,电流,按照这个选,选法和别的电路没有区别。推荐是用PCB走线,这样一致性好,容易控制。
问个弱智的问题,计算了MOS的耐压跟电流,然后怎么选管子呢?百度搜吗
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gavinxie
LV.2
23
2013-06-22 10:20
@新月GG
就好像这个电路一会工作一会不工作。1%时间有输出,99%时间无输出。而不是一直都有输出。

恩  这个是这样的,但具体怎么算动态呢?

哦   这个我自己查找资料看看吧

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2013-06-22 10:35
@gavinxie
问个弱智的问题,计算了MOS的耐压跟电流,然后怎么选管子呢?百度搜吗

计算MOS管的实际峰值电压,比如计算出来是450V,然后留一定裕量(主要是电压尖峰毛刺,以及留有一定裕量),比如150V(假设尖峰电压100V,裕量50V),这样就可以选择600V耐压的MOS管。计算MOS管的实际有效值电流,比如3A,按照经验选3倍裕量,这样就可以选择9A的MOS管。

具体选什么管子,还是要测试决定,看是否满足电压降额要求、温升降额要求。

选什么品牌的管子,最好是问在这方面有经验的人,最好选用国外好的品牌。

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gavinxie
LV.2
25
2013-06-24 14:05
@新月GG
计算MOS管的实际峰值电压,比如计算出来是450V,然后留一定裕量(主要是电压尖峰毛刺,以及留有一定裕量),比如150V(假设尖峰电压100V,裕量50V),这样就可以选择600V耐压的MOS管。计算MOS管的实际有效值电流,比如3A,按照经验选3倍裕量,这样就可以选择9A的MOS管。具体选什么管子,还是要测试决定,看是否满足电压降额要求、温升降额要求。选什么品牌的管子,最好是问在这方面有经验的人,最好选用国外好的品牌。
你有常用品牌推荐吗
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gavinxie
LV.2
26
2013-07-03 17:10
@新月GG
就好像这个电路一会工作一会不工作。1%时间有输出,99%时间无输出。而不是一直都有输出。

脉冲功率有5kw  但平均功率只有50w。不知道磁芯是按脉冲功率还是平均功率来选?

个人以为MOS管需要600V30A(这是按照脉冲功率算的),很难找这样的管子,到现在还没找到

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黄燚
LV.7
27
2013-07-04 21:45
AP法设计变压器 ,希望对你有用
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