输出功率和磁芯尺寸的关系

       
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输出功率和磁芯尺寸的关系

输出功率和磁芯尺寸的关系

来源:高频钎焊机|压缩机焊机|铜管焊机|蒸发器焊机|冷凝器焊机  浏览:209 views  发布时间:2019-05-07

输出功率和磁芯尺寸的关系

要使变压器输出更大的功率,我们希望在电压一定的情况下,圈数要尽可能的少,导线尽可能的粗。这样才有利于提供较大的电流,输出更大的功率。前者需要较大的磁芯面积,后者要求较大的磁芯窗口面积。因此要获得较大的输出功率磁芯尺寸必须够大才行。

磁芯

变压器初级绕组的圈数可用下式来算:

N=K*105*U(f*Ae*Bmax)

K为最大导通时间与周期之比,通常取K=0.4;

U是初级绕组输入电压(V),(近似等于直流输入电压);

F是变压器的工作频率(KHZ);

Ae是磁芯的截面积(CM2)

因此,在一定电压下,增大截面积Ae、提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax,都有利于减少圈数,提高输出功率。但是,磁芯的损耗(铁损)是按Bmax的2.7次幂和f的1.7次幂呈指数增长的,Bmax还受磁芯饱和的限制。因此,提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax都是有限度的。大多数适合做开关电源的铁氧体磁芯频率通常限制在10-50KHZ以内,Bmax限制在2000G(高斯)以内,一般取Bmax=1600G较为合适。因此,功率主要靠磁芯截面积Ae、其次靠工作频率f控制。

但必须明确的是,这种控制关系是间接的而不是直接的,Ae加大和f提高只是表示对同样的电压,允许绕的圈数更少,只有实际把圈数减少了オ能提高功率。如果在同样材料的一个大磁芯和一个小磁芯上,用一样的导线绕同样的圈数,对同样的输入电压输出功率是基本相同的。同样,如果一个做好的变压器,仅仅改安工作频率,也是不会使输出功率提高的。

因为变压器已经做好,所以我建议提高输入电压来提高功率;如果从变压器入手的话,可以会试把导线当加粗,同时把頻率提高一些,以允许圈数能有所减少,这样就可加大输出功率。

导铁加粗受到磁心窗口面积AC限制。用截面积为Ad的导线绕N圈,占用的窗口面积为

Awc =N*Ad=k*105* U*Ad/(f*Ae*Bmax)

设,初级绕组窗口占用系数为Sn=Awc/Ac、Ad用电流I(有效值)和允许的电流它度J表示为

Ad=1/J/100,(Ad干方厘米,I-A有效值,J-A平方毫米)

则上式可写成,AC*Sn=k*U*I*103/( f* Ae*Bmax*J)

或,U*I=Sn*Bmax*J*f*Ae*Ac*10-3/K

因为输入功率等于输入电压U与电流平均值k*Lp的乘积,而电流有效值I与峰值Ip的关系为

Ip=1.58*L,所以输入功率Pi=1.58*K*U*I=1.58*Sn*Bmax *J*f*Ae*Ac*10-3

再乘上效率Ef就得到最大输出功率的表达式

Po=1.58*Ef*Sn*Bmax*J*f*Ae”Ac*10-3

可见,功率除了和上面那些有利于圈数减少的因素成正比之外,还与允许导线加粗的AC、Sn以及电流密度J成正比,工程上一般取

Ef=0.8,Sn=0.4。

Bmax=1600G,J=4A/平方是毫米,再考虑到不同电路形式的绕组结构不同,故常用下式来估算磁芯的最大输出功率,Po=m*f*Ae*Ac
推挽电路m=3.2,单端正电路m=1.6,半桥和全桥m=4.48电视机行输出变压器常用的三种U型磁芯,U12、U16、U18的Ae与Ac乘积分别为6.12、14.9、30.4(干方厘米),如果频率取f=20KHZ,采用推挽电路,则可算得这三种磁心可提供的最大输出功率为:

U12:Po=3.2*20*6.12=548W

U16:Po=3.2*20*149=954WV

U18:Po=3.2*20*304=1945W

这种U型窗口面积很大适合高压大功率的场合,但磁路较长,初、次级耦合度较差,漏感大。再次强调,算出的最大功率只是说明该磁芯的能力。大材小用可以,小材大用就不行了。

磁心选定之后,最大输出功率和工作频率有关

工程上可用下式估算

Po=1.6*f*Ae*Ac( W)

f-工作频(KHZ)

Ae磁芯截面积(平方厘米)

Ac磁芯窗口面积平方厘米)

(对其他电路形式,式中系数1.6有所不同)

对EI40,Ae=1.28,AC=1.5可算得

当f=20kHz时,Po=61W

当f=24KHz时,Po=74W

当f=48KHz时,Po=148W

绕组的每伏匝数,用下式计算:

No =15. 6/(f*Ae)匝/N)

若f=24KHZ,No=15.6/(24*1.28)=0.5匝/V

如果初级电压V1=240V,次级电压V2=36V,则

初级匝数:N1=No*V1=122匝

次级匝数,N2=No*V2=18匝


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