• 回复
  • 收藏
  • 点赞
  • 分享
  • 发新帖

变压器电流纹波系数

虽然出来工作十多年了,一直从事单片机类的开发工作,想试着学习开关电源,,,自学了一段时间,目前最主要是学习变压器设计,目前遇到了一些困难,,,,,,主要是理论计算和实际使用上情况有很大出入,变压器绕组匝数和实际似乎差了整整一倍

比如设计宽电压输入90V-270V,输出5V-1.5A,PWM频率60K,选用EP20磁芯,纹波系数(纹波率)0.5----纹波系数=电感纹波峰峰值/电感平均电流

根据电磁感应定律,推导出来:初级绕组匝数大约291匝,次级(5V输出)绕组大约14匝,,,,

但是呢

我拆解了不少厂家的电源(大多数是充电器),初级绕组在100~150匝之间,次级绕组大约6~8匝

为什么相差那么远呢?

如果匝数那么少,纹波系数必须要设置为1才行,,如果是这样,当电压输入升高时,即使是满载,也有可能进入DCM模式,也就是纹波系数会大于2

欢迎大家发言讨论

全部回复(4)
正序查看
倒序查看
小巩
LV.11
2
2018-11-01 09:50
不错,
0
回复
ffqqcc
LV.2
3
2018-11-02 09:09
@小巩
不错,[图片]
怎么没有高手回复呢,,,,,电源网应该有很多这方面的工程师才对啊,,,无师自通确实比较难
0
回复
ffqqcc
LV.2
4
2018-11-02 11:00

经过疯狂的查阅资料(国内外的电源书籍)和看网站上的讨论,

比如:跟我学系列之四,反激电源及变压器的设计,,,,,主要看了一下变压器计算部分,,,,,我觉得,,电流纹波系数计算不一样,

<让你记得我的好>楼主讨论的是变压器工作于临界模式情况,计算公式当然也是基于临界模式,同时基于最低输入电压,,其实这样设计是有一定问题,电源永远不能工作于连续模式,

因为随着输入电压增高,变压器的纹波电流会增大,纹波系数也会增大,磁芯会出现饱和,如果没有留出余量和峰值限流设置过大,,高电压下满载使用就容易烧保险,因为临界模式纹波电流比较大,输出电容当然也要很大,甚至需要LC滤波才能过相关认证

此外还有一句话觉得说的不对

我的公式里的ΔB其实是BMAX-Br,BMAX是工作是出现的最大磁感应强度,而Br是剩磁。因为加了气隙,Br基本为零

剩磁是否为0不是取决于气隙,,而是工作模式,在断续工作模式下剩磁当然为0,,,在连续模式下肯定不为0,因为电流不为0,磁通量自然也不能为0,磁通密度Br就不为0

当然在临界模式下也有好处,就是算出来的初级匝数N比较小,所用的变压器体积就小很多,电源也就做得比较小,-------这也是典型的中国产品(能用就好)

但是

我经过实际测试电源,在220V电压下,满载工作,环境温度20度左右,工作几分钟就出现电源保护状态,稳定工作时负载大约是满载的90%左右,,,

有些电源可能不会这样,或许这是个别案例

经过复习<大学物理><高数><电路>之后,我觉得《精通开关电源》这本书的所有推导过程,都是比较严谨,实用的,可靠的,,,(尽管我还没有事件操作过,但是在理论上是行得通的)

0
回复
ffqqcc
LV.2
5
2018-11-12 09:25

经过实践和拆解更多的变压器,,,,,终于明白了纹波系数(电感交流峰峰值/电感斜坡几何中心值)取值,,,,,,书本上说取纹波系数0.4是很好的值,,,但是在设计中发现,这样需要比较大的磁芯才能容纳足够匝数,,,,因此在国内的电源当中,纹波系数一般取到1.16,,,,

计算如下

匝数N=(Vin*D)/(f*B*Ae)    一般Vin取最低输入电压AC90V时有效电压为127V,D是最低电压输入且满载时候的占空比,f是工作频率,这里的B是磁通密度变化量(也就是交流部分,不包含直流部分),通常取值0.22T,至于Ae就是磁芯的截面积,在磁芯规格书里面都会给出,,,,如果峰值磁通密度取Bpk=0.3T,则由公式⊿B = Bpk*r/(1+r/2),,,那么纹波系数r=1.16左右

r取越大,就意味着更大辐射干扰,因为⊿I/⊿t变大了,,为了压缩变压器的体积,,基本不能去r=0.4,因为1.16/0.4=2.9,匝数变为原来的2.9倍,,意味着需要更大的变压器窗口

以上的计算经过实际绕变压器测试过

自学过程确实会遇到很多困难,,有时候差不多要放弃,,,当灵感来的时候就会豁然开朗,一味的在电脑面前埋头苦想是没什么用的

0
回复