开关电源设计第三版257页
BOOST设计实例:
输入电压100V
输出电压200V
开关频率50KHZ
平均负载电流Idc=10A
纹波电流DIL=15%=1.5A
温度不超过40℃
占空比计算D=(Vo-Vi)/Vo= (200-100)/200=0.5
周期计算T=1/50khz=20us
开通时间Ton=T×D=20us×0.5=10us=dt
(1)电感计算:
通常VL=ldi/dt
V=LdIL/ dt 所以L=V×dt/dIL=100×10/1.5=666UH=0.666MH
(2)磁芯储能计算 W储能的能量单位MJ L电感量MH I为A
W=1/2LI² W=1/2×0.666×10²=33.33mj
(3)以温升为参数计算磁芯尺寸选择。
根据259页图7.37坐标。30℃和31MJ的交叉点得到磁芯面积AP=14CM④
根据表7.12E形铁粉芯磁芯(美国微金属公司)
磁芯面积AP=14CM④对应的磁芯为E220
(4)计算初级匝数
查表E220 A∫为初始导磁率240×10-⑨
L=N²A∫ 所以N=√ ̄L/A∫=1000×√ ̄0.666/240=53匝
(5)磁芯损耗计算
Bac为磁通交流摆幅 V为L两端的电压100V 开通时间Ton为10us N=53匝 Ae=360mm²(这里表格是3.6)计算公式缺是360
Bac=Vton/NAe Bac=100(10)/53 (360)=0.0524T=524G
提示:由于交流状态引起的磁通变化以平均磁通为中心。这里由直流输出电流决定本例为10A。(BUCK和BOOST为扼流圈含有直流成分)。
查261页图7.39铁粉芯材料损耗曲线图在水平坐标轴上找到524G 50KHZ的损耗为600mW/cm³ 由于是单端场合损耗为1半即300mW/cm³
总损耗为47.7×300×10﹣³=13.4W
(6)线径
由259页表7.12得知E220磁芯窗口面积为4.09cm²窗口有效面积为60%=2.45cm²
Acu/n=2.45/53=0.0462cm²
由220页表7.9得知#11AWG线最接近其电阻为4.13豪欧/m
由于交流应力大应考虑集肤效应,通常采用多股细线并绕到同样的铜面积而不采用一根大线并且#11号线很难绕制。
(7)铜损
由259页表7,12得知E220磁芯每匝绕组平均长度为11.5因此绕组长度为
N×MLT=53×11.5=610CM 6.095×0.00413=0.025欧
因此铜损为I²Rcu=10²×0.025=2.5W
结论;正如我们所料13.4W的磁芯损耗超过2.5W的铜损很多。很明显这不是最佳设计。它们的发热量不等。
遇到这种情况,有下面几个解决方法:
①:磁芯损耗和铜损近似相等时最佳。
②:更好的方法是采用磁导率较低的材料以降低磁芯损耗。当然导磁率低了线圈匝数就多了铜损增加,磁损减少。
也不知道字体怎么调整,想调大点。没看见选项。
重新计算新匝数
使用#8材料设计 计算N=69匝。Bac=400G 磁芯损耗为4.53W。铜损为4.4W
可以认为这是效率最佳设计。