在我們目前的開關(guān)電源設(shè)計,很多電源工程師并沒有這種研究變壓器的精神在里面,他們多數(shù)還是定議在變壓器能用,溫升不高,,個頭大點也不影響整個電源的效率,相關(guān)還喜歡上這一口,總覺著變壓器要大一號,安全,可靠, 其實,在變壓器技術(shù)發(fā)展到今天,技術(shù)突破至今天,已經(jīng)有很多的改變了,很多書上的窗口利用率還定議在0.4左右的取值,但是實際上,大功率開關(guān)電源,基本上要取到0.9左右的利用率,這樣設(shè)計的變壓器,塊頭就小了很多,比如愛默生和華為的,還有目前充電樁的,基本上都已經(jīng)采用這種方案 ,它可以讓變壓器做得很矮,很小,從而讓自己的電源做得很小。但功率與效率不變,這里有相當(dāng)?shù)囊徊糠菁夹g(shù)依靠于變壓器的設(shè)計技術(shù)。
下面,我分享一下我在電源上如何來設(shè)計合適于自己的變壓器經(jīng)驗, 希望與很多喜歡設(shè)計變壓器或從事電源的工程師,分享一下自己的經(jīng)驗, 多多交流
首先,已知輸出電壓U, 工作頻率f, 心中估選一款型號尺寸的磁芯(這相當(dāng)一部份可以依靠于經(jīng)驗),定議你設(shè)計時要用多大的磁通密度B, 然后就可以:
根據(jù)U*dT=W*S*dB, 根據(jù)不同的波形,dT=1/2f, dB=2B, W=匝數(shù), S=Ae, 你可以初步定議你的B值,S值,f頻率,輸出電壓,來反推并計算出你的W(匝數(shù))(這是次級的匝數(shù)哦,因為是輸出電壓計算的。 然后你再通過輸出與輸出電壓的比值,來定議出你的變比N, 然后用N=Np:NS, 計算出你的初級的匝數(shù), 到這里,你就可以確定出了你的初級匝數(shù)W1, 次級匝數(shù)W2, 當(dāng)然,這兩個匝數(shù)只是你計算出來的數(shù)值, 實際上你要不要取這樣的值,還得考慮到其它的因素,比如,窗口利用率,電流密度,
(如果你的窗口利用率在0.4左右,電流密度也在5~8A/mm^2, )那么你也可以嘗試在變比不改變的情況下,把初級與次級的匝數(shù)往上增加,從而降低你的磁通密度,防止磁飽和,
(如果你的窗口利用率0.95了,電流密度在10A/mm^2),繞下去已經(jīng)很困難了,你可以適當(dāng)?shù)耐ㄟ^提高頻率f, 和設(shè)計磁通密度更高的值,來減小初級與次級的匝數(shù), 來達(dá)到你不想改變磁芯,又想繞得下,又想電流密度不大的情況
在變壓器工作在不飽和的工作狀態(tài),變壓器的其它參數(shù),剛是主要圍繞著它慢慢展開,比如說,我應(yīng)該定議多少的初級電感量L值,我應(yīng)該留多大的氣隙,我怎么樣才能把漏感LL做得更好些,我怎么樣才能把變壓器設(shè)計得更好繞一些, 方便批量生產(chǎn),等等,
對于初學(xué)者,或是很多電源工程師,以為這里應(yīng)該有一套套的計算公式,可以方便,準(zhǔn)確的計算出你所需要的參數(shù), 但是我告訴你,什么叫“參數(shù)”,那就只是參考的數(shù)值,很多還得依靠于經(jīng)驗,方法,折中辦法,這才是一個經(jīng)驗豐富的資深電源和變壓器設(shè)計工程師最實在的做法。
比如; <變壓器與電感器設(shè)計手冊第3版>和第4版,這兩本書我都有研究過, 里面用相當(dāng)多的案例講述了變壓器如何如何計算,設(shè)計, 我也反復(fù)推導(dǎo)過很多次,其實大道至簡,講來講去,就是我上面提到的這條公式,U*dT=W*S*dB, 就搞定了.
希望與大家共勉, 多交流.