【原创】CRM模式PFC设计之二——铁硅铝电感的设计

在第一部分已经算出了包括BOOST电感最小值在内的所有主要参数。

下面说说用铁硅铝CORE设计CRM BOOST电感

先根据经验找一个铁硅铝的CORE，

CS203125,其参数如下：

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javike

2011-05-09 20:44

AL=68nH/N² ,u=125, Le=5.09CM, AW=1.14cm², OD=21.1mm,ID=12.07mm

因CORE的AL值误差范围为±8%，最小ALmin=68*（1-0.08）=62.56nH/N²

得电感匝数N=SQRT(Lmin*10⁶/ALmin)=SQRT(0.252*10⁶/62.56)=63.5Ts,取64Ts

计算NI=N*Iinrms-pk=64*3.617=231.5

javike

2011-05-09 20:45

@javike

AL=68nH/N2,u=125,Le=5.09CM,AW=1.14cm2,OD=21.1mm,ID=12.07mm因CORE的AL值误差范围为±8%，最小ALmin=68*（1-0.08）=62.56nH/N2得电感匝数N=SQRT(Lmin*106/ALmin)=SQRT(0.252*106/62.56)=63.5Ts,取64Ts计算NI=N*Iinrms-pk=64*3.617=231.5

查CS203125 CORE的NI与AL的曲线图，231.5已经超出曲线图，说明此CORE偏小。

javike

2011-05-09 20:47

@javike

[图片] 查CS203125CORE的NI与AL的曲线图，231.5已经超出曲线图，说明此CORE偏小。

再选一规格稍大的CORE CS229125,其参数如下：

javike

2011-05-09 20:47

@javike

再选一规格稍大的CORECS229125,其参数如下：[图片] [图片]

AL=90nH/N² ,u=125, Le=5.67CM, AW=1.41cm², OD=23.62mm,ID=13.39mm

最小ALmin=90*（1-0.08）=82.8nH/N²

得电感匝数N=SQRT(Lmin*10⁶/ALmin)=SQRT(0.252*10⁶/82.8)=55.2Ts,取55.5Ts

计算NI=N*Iinrms-pk=55.5*3.617=200.7

javike

2011-05-09 20:48

@javike

AL=90nH/N2,u=125,Le=5.67CM,AW=1.41cm2,OD=23.62mm,ID=13.39mm最小ALmin=90*（1-0.08）=82.8nH/N2得电感匝数N=SQRT(Lmin*106/ALmin)=SQRT(0.252*106/82.8)=55.2Ts,取55.5Ts计算NI=N*Iinrms-pk=55.5*3.617=200.7

查CS229125 CORE的NI与AL的曲线图, NI值200.7对应的AL为41 nH/N²

此时对应初始磁导率AL的百分比B=41/90=45.6%

得实际最小升压电感量L =Lmin/B=0.252/0.456=555uH

javike

2011-05-09 20:49

@javike

[图片] 查CS229125CORE的NI与AL的曲线图,NI值200.7对应的AL为41nH/N2此时对应初始磁导率AL的百分比B=41/90=45.6%得实际最小升压电感量L=Lmin/B=0.252/0.456=555uH

下面计算绕线：

采用单股铜线，取其电流密度为4A/m²,

则所以的铜线直径d=SQRT(Iinrms-pk/(4*3.14))*2=SQRT(3.617/(4*3.14))*2=0.638mm,采用标准线径0.65mm

2UEW漆包线的绝缘层厚度为0.15mm

则铜线外径为D=0.65+0.15*2=0.68mm

计算CORE第一层可容纳圈数Nm=(3.14*(ID-D/2)/D)-1=59.3Ts

因绕线不平整，实际第一层可容纳圈数Nm1=Nm*0.95=59.3*59.3=56.3Ts

得出，对于N=55.5Ts采用CS229125的Core刚好绕满一层。

到此设计采用铁硅铝设计CRM BOOST 电感全部完成。

考虑到100K的工作频率的趋肤效应，建议采用多股漆包线取代单股漆包线并饶。其相关换算在此省略。

电源网-源源

LV.10

2011-05-09 20:59

占个前面的位置哈哈又出新帖子了

职业玩家

LV.2

2011-05-09 21:25

@javike

下面计算绕线：采用单股铜线，取其电流密度为4A/m2,则所以的铜线直径d=SQRT(Iinrms-pk/(4*3.14))*2=SQRT(3.617/(4*3.14))*2=0.638mm,采用标准线径0.65mm2UEW漆包线的绝缘层厚度为0.15mm则铜线外径为D=0.65+0.15*2=0.68mm计算CORE第一层可容纳圈数Nm=(3.14*(ID-D/2)/D)-1=59.3Ts因绕线不平整，实际第一层可容纳圈数Nm1=Nm*0.95=59.3*59.3=56.3Ts得出，对于N=55.5Ts采用CS229125的Core刚好绕满一层。到此设计采用铁硅铝设计CRMBOOST电感全部完成。考虑到100K的工作频率的趋肤效应，建议采用多股漆包线取代单股漆包线并饶。其相关换算在此省略。

在临界模式下，该计算的变化磁感应强度是多少？再该变化磁感应强度下的铁损大概又是多少？望楼主能给出计算/设计过程及具体结果！！

javike

2011-05-09 21:29

@职业玩家

在临界模式下，该计算的变化磁感应强度是多少？再该变化磁感应强度下的铁损大概又是多少？望楼主能给出计算/设计过程及具体结果！！[图片]

上面全部都有讲呀。

川野

LV.7

2011-05-09 21:57

@电源网-源源

占个前面的位置哈哈又出新帖子了

是啊，新帖不断，再顶！！

职业玩家

LV.2

2011-05-09 23:08

@javike

上面全部都有讲呀。

我发表一下自己的观点————铁硅铝不适合用在CRM模式！

我发表该观点的理由是，如果B值取的太高损耗会非常大！这里的B值貌似取在了0.456T，若折算为交流量大概就是0.228T。

大家可以参考一下MAGNETICS的铁硅铝损耗曲线（这家公司做铁硅铝磁的材性能在国际上具有领先地位）

体积为1.877cm^3则铁损大概为9W，我个人感觉太大了！

javike

2011-05-09 23:32

@职业玩家

[图片]我发表一下自己的观点————铁硅铝不适合用在CRM模式！我发表该观点的理由是，如果B值取的太高损耗会非常大！这里的B值貌似取在了0.456T，若折算为交流量大概就是0.228T。大家可以参考一下MAGNETICS的铁硅铝损耗曲线（这家公司做铁硅铝磁的材性能在国际上具有领先地位）[图片] 体积为1.877cm^3则铁损大概为9W，我个人感觉太大了！

我不确定你的这个交流量是这么来的

下面是这个铁硅铝的CORE的损耗曲线图，你可以看看，与你的差别很大。

当然的确一般很少见用铁硅铝做CRM PFC的，但多是出于成本考虑。

职业玩家

LV.2

2011-05-10 00:05

@javike

我不确定你的这个交流量是这么来的下面是这个铁硅铝的CORE的损耗曲线图，你可以看看，与你的差别很大。当然的确一般很少见用铁硅铝做CRMPFC的，但多是出于成本考虑。[图片]

那你的变化磁感应强度取得多少？我上面的是以B/2近似得出的结果，波形为三角波。一般的损耗曲线是以正玄波测试的，但三角波的损耗曲线与它的差值不会太大。

1000高斯以上的曲线都没了，估读损耗难度比较大！

javike

2011-05-10 07:30

@职业玩家

那你的变化磁感应强度取得多少？我上面的是以B/2近似得出的结果，波形为三角波。一般的损耗曲线是以正玄波测试的，但三角波的损耗曲线与它的差值不会太大。1000高斯以上的曲线都没了，估读损耗难度比较大！[图片]

磁场强度大约在100 Oe左右。

Gs和Oe是不同的东西，不要搞混淆了。

职业玩家

LV.2

2011-05-10 09:32

@javike

磁场强度大约在100Oe左右。Gs和Oe是不同的东西，不要搞混淆了。[图片]

我没搞混，看损耗主要看变化的磁感应强度（Gs、T）而不是磁场强度（Oe、A/m）。

u—Ho曲线只是用来观察AL变化比例的，与损耗没关系！！

Gs和Oe我分的清！

我觉得用铁氧体其实材料成本其实要低一些，且制作成本也低（有骨架，可以直接用绕线机，不像磁环要穿线）。

版主可以把价格和制作成本列一下，以便更好的做比价。

LV.1

2011-05-10 10:11

版主，两边同时开讲？

ahu5

LV.5

2011-05-20 15:49

@职业玩家

我没搞混，看损耗主要看变化的磁感应强度（Gs、T）而不是磁场强度（Oe、A/m）。u—Ho曲线只是用来观察AL变化比例的，与损耗没关系！！Gs和Oe我分的清！[图片] 我觉得用铁氧体其实材料成本其实要低一些，且制作成本也低（有骨架，可以直接用绕线机，不像磁环要穿线）。版主可以把价格和制作成本列一下，以便更好的做比价。

这样的帖子好啊

呵呵

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