電感變壓器設(shè)計(jì)

1、磁元件設(shè)計(jì)共性問題1電感及變壓器設(shè)計(jì)磁元件設(shè)計(jì)共性問題開關(guān)電源技術(shù)2氣隙的作用氣隙的作用磁元件設(shè)計(jì)共性問題3Comparative core usage of asymmetrical and symmetrical converters.磁芯帶有氣隙后，等效的磁導(dǎo)率降低了。線性度比原磁化曲線好得多。磁芯的剩磁(Br)大大下降了。磁元件設(shè)計(jì)共性問題4氣隙磁路計(jì)算corerairHHB00lHlHNIcoregaircorerairHHB00lllNIHgrcore/11大氣隙磁芯會(huì)導(dǎo)致邊緣效應(yīng)增大，匝間漏電感和雜散電容增大磁元件設(shè)計(jì)共性問題開關(guān)電源技術(shù)5電感和變壓器設(shè)計(jì)的共性問題電感和變壓器設(shè)

2、計(jì)的共性問題磁元件設(shè)計(jì)共性問題6NPNS變壓器(Transformer)電感和變壓器設(shè)計(jì)電感器(Inductor)L磁元件設(shè)計(jì)共性問題7電感和變壓器設(shè)計(jì)是否算出電感的L和變壓器的NP / NS就可以了？我們知道電感要求的是: 電感量 L變壓器要求的是: 原副邊匝數(shù)比NP / NSLNPNS回答三個(gè)問題：1. 對(duì)于一個(gè)50Hz的工頻變壓器：220V / 110V, NP / NS 等于2是一定的. 那么NP取多少合適? 2匝? 100匝? 4000匝? 或是其它匝數(shù)? 為什么?2. 有兩個(gè)50Hz的220V / 110V 變壓器, 一個(gè)容量50W, 一個(gè)是100kW.在工業(yè)應(yīng)用中, 它們兩個(gè)的大

3、小相同嗎? 為什么?3. 同樣50W的兩個(gè)變壓器, 一個(gè)是50Hz工作, 一個(gè)是50kHz工作. 兩個(gè)的大小一樣嗎? 在工業(yè)應(yīng)用中, 可以采用相同材料的鐵芯嗎?磁元件設(shè)計(jì)共性問題8電感和變壓器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)電感和變壓器要考慮的問題?3. 鐵芯材料問題鐵芯材料問題(鐵耗(體電阻和磁滯回線)渦流損耗渦流損耗(eddy loss)和磁滯損耗磁滯損耗(hysteresis loss)2. 鐵芯飽和問題鐵芯飽和問題(基本磁化曲線(BS和)4. 居里溫度居里溫度(curie temperature)1. 銅耗問題銅耗問題(直流電阻和交流電阻)磁元件設(shè)計(jì)共性問題開關(guān)電源技術(shù)9電導(dǎo)體設(shè)計(jì)電導(dǎo)體設(shè)計(jì)磁元件設(shè)計(jì)共性問題

4、10電感和變壓器設(shè)計(jì)一. 電導(dǎo)體的設(shè)計(jì)(直流電阻和交流電阻）無論變壓器還是電感, 導(dǎo)體材料一般采用電工銅, 偶爾也采用鋁等材料.形式為導(dǎo)線或銅箔。1. 直流電阻(金屬, 不接近熔點(diǎn)和0K時(shí))20(1 (0T其中017241. 0020oC時(shí)的工業(yè)純銅31093. 3T溫度，oC電阻率 (mm2/m溫度系數(shù)(1/oC)0282. 0031090. 320oC時(shí)的工業(yè)純鋁(mm2/m磁元件設(shè)計(jì)共性問題11電感和變壓器設(shè)計(jì)一. 電導(dǎo)體的設(shè)計(jì)(直流電阻和交流電阻)2. 交流電阻的成因(集膚效應(yīng))零電流區(qū)電流密集區(qū)電流密集區(qū)零電流區(qū)邊界區(qū)磁元件設(shè)計(jì)共性問題12集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)（也稱趨膚效應(yīng)(skin e

5、ffect)）n當(dāng)導(dǎo)線中通過交流電流時(shí)，因?qū)Ь€內(nèi)部和邊緣部分所交鏈的磁通量不同，致使導(dǎo)線表面上的電流產(chǎn)生不均勻分布，相當(dāng)于導(dǎo)線有效截面減少，這種現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。磁元件設(shè)計(jì)共性問題13電感和變壓器設(shè)計(jì)一. 電導(dǎo)體的設(shè)計(jì)(直流電阻和交流電阻)3. 交流電阻(由于集膚效應(yīng), 交流電阻隨頻率增長)電阻比與頻率歸一化曲線頻率越高，集膚效頻率越高，集膚效應(yīng)影響越大。應(yīng)影響越大。DCACACRkRkAC趨表系數(shù)趨表系數(shù):與頻率、材料的性質(zhì)、導(dǎo)線形狀有關(guān)與頻率、材料的性質(zhì)、導(dǎo)線形狀有關(guān)磁元件設(shè)計(jì)共性問題14電感和變壓器設(shè)計(jì)4. 交流電阻分析(集膚效應(yīng))穿透深度(penetration depth)：由于集膚

6、效應(yīng)，交變電流沿導(dǎo)線表面開始能達(dá)到的徑向深度?？梢员碚鲗?dǎo)線有效截面的減少。電流密度 j0j01jepdi一. 電導(dǎo)體的設(shè)計(jì)(直流電阻和交流電阻)電流在導(dǎo)體的表面密集分布，中心部位電流密度很小，使導(dǎo)體有效導(dǎo)電面積減小，因而交流電阻要大于直流電阻磁元件設(shè)計(jì)共性問題15電感和變壓器設(shè)計(jì)5. 交流電阻分析(集膚效應(yīng)的穿透深度pd)Where Hzff,2導(dǎo)線磁導(dǎo)率. 空氣磁導(dǎo)率為mH /10470電導(dǎo)率, 等于)/1 (2pd一. 電導(dǎo)體的設(shè)計(jì)(直流電阻和交流電阻)fTpd)20(1093. 310855.663銅fTpd)20(1090. 315172.843鋁單位: mm/108 . 57mCu/

7、10546. 37mAl磁元件設(shè)計(jì)共性問題16電感和變壓器設(shè)計(jì)6. 交流電阻分析(銅導(dǎo)體的穿透深度d與電流頻率 f 的關(guān)系)為了減小交流電阻, 綜合考慮集膚效應(yīng)的電流密度遞減性,以及溫度帶來的影響, 我們一般取銅導(dǎo)體的厚度或(直徑直徑)為d (mm，毫米)f(Hz) 50 60 100 120 300 360 500 1000 2000 3000 5000 7000d(mm) 18.67 17.04 13.20 10.95 7.62 6.96 5.90 4.17 2.95 2.41 1.87 1.58f(kHz) 10 15 20 25 30 40 50 100 150 200 300 500

8、 750 1000d(mm) 1.32 1.077 .933 .835 .762 .66 .59 .417 .341 .295 .241 .1867 .1524 .132一. 電導(dǎo)體的設(shè)計(jì)(直流電阻和交流電阻)(132mmfd Where H zf1ACk使得磁元件設(shè)計(jì)共性問題17電感和變壓器設(shè)計(jì)8. 電導(dǎo)體的設(shè)計(jì)導(dǎo)體截面的選擇導(dǎo)體截面的選擇， 兩個(gè)因素：A. 導(dǎo)體的厚度或(直徑)為d (mm，毫米)小于23倍穿透深度B. 導(dǎo)體允許的電流密度 j (A/ mm2, 安培 / 平方毫米)一. 電導(dǎo)體的設(shè)計(jì)(直流電阻和交流電阻)7. 電導(dǎo)體的設(shè)計(jì)其它因素鄰近效應(yīng)Proximity effect線圈

9、振動(dòng)多層并繞鄰近效應(yīng)隨繞組層數(shù)增加呈指數(shù)規(guī)律增加合理布線磁元件設(shè)計(jì)共性問題18英規(guī)導(dǎo)線(AWG)磁元件設(shè)計(jì)共性問題開關(guān)電源技術(shù)19磁性體的磁性體的選擇選擇磁元件設(shè)計(jì)共性問題20電感和變壓器設(shè)計(jì)二. 鐵芯材料的選擇(鐵耗(渦流損耗和磁滯損耗)鐵芯的選擇要考慮三個(gè)因素: (1) 工作頻率, (2) 磁化方式(單邊磁化還是雙邊磁化), (3) 價(jià)格磁元件設(shè)計(jì)共性問題21電感和變壓器設(shè)計(jì)二. 鐵芯材料的選擇(鐵耗(渦流損耗和磁滯損耗)1. 根據(jù)工作頻率高低來確定材料金屬鐵芯 硅鋼片(Si-Fe) 坡莫合金(Ni-Fe) 鈷鐵合金(Co-Fe)、 非晶或超微晶合金(Fe Co)鐵粉磁芯 碳基鐵粉芯(C-

10、Fe) 鋁硅鐵粉芯(Al-Si-Fe) 鉬坡莫合金鐵粉芯(Mo-Ni-Fe)鐵氧體磁芯 錳鋅鐵氧體(Mn-Zn-Fe) 鎳芯鐵氧體(Ni-Zn-Fe) 鎂芯鐵氧體(Mg-Zn-Fe)1800 2.0 2 20,000 0.75 10800 2.45 10100,000 1.5 100 320 0.9 300,0001080 0.9 1,00014145 0.8 3001,00018,000 0.5 1,00015500 0.3 200,0003001,500 0.3 25,000 相對(duì)導(dǎo)磁率 磁通密度(T) 頻率(kHz) 分類材 料 名 稱磁元件設(shè)計(jì)共性問題22電感和變壓器設(shè)計(jì)二. 鐵芯材料

11、選擇( 鐵耗(渦流損耗和磁滯損耗)2. 開關(guān)電源的磁性材料變壓器和諧振電感: 錳鋅鐵氧體、非晶磁芯電感扼流圈：鐵粉芯、錳鋅鐵氧體、鎳芯鐵氧體、非晶磁芯共模抑制器或尖峰抑制器：高導(dǎo)磁率的錳鋅鐵氧體、非晶磁芯等磁元件設(shè)計(jì)共性問題23電感和變壓器設(shè)計(jì)三. 變壓器的損耗(銅耗、磁滯損耗和渦流損耗)Core losses increase roughly as the 1.6th power of the frequency an the 2.7th power of the peak flux density.Thus at higher frequencies (above 50kHz) peak

12、flux density have to be reduced, by increasing the number of the transformer primary turns to keep the transformer temperature rise acceptably low.磁元件設(shè)計(jì)共性問題開關(guān)電源技術(shù)24變壓器設(shè)計(jì)變壓器設(shè)計(jì)面積相乘法（面積相乘法（AP法）法）幾何參數(shù)法（幾何參數(shù)法（KG法）法）磁元件設(shè)計(jì)共性問題25一、面積相乘法（AP法）磁元件設(shè)計(jì)共性問題26變壓器設(shè)計(jì)一、面積相乘法設(shè)計(jì)WeAA NPNSeAWAAe:有效鐵芯面積Aw：窗口面積磁元件設(shè)計(jì)共性問題27相關(guān)

13、概念n1.功率容量：半個(gè)窗口的容量n2.有效磁芯面積：截面積n3.窗口面積：n4.窗口利用系數(shù)：銅導(dǎo)線所占面積n5.散熱面積：磁芯散熱面積+線圈散熱面積磁元件設(shè)計(jì)共性問題28變壓器設(shè)計(jì)NPNSUP1. 為了保證磁芯不飽和, 必須滿足關(guān)系式emPsfPABNfkUWhere msfBfk波形系數(shù)，正弦波4.44，方波4.00開關(guān)工作頻率(Hz)最大工作磁通密度(T), 一般取 (1/2) B(1)可得到Ae的表達(dá)式!一、面積相乘法設(shè)計(jì)磁元件設(shè)計(jì)共性問題29變壓器設(shè)計(jì)B的計(jì)算UPBrBSB = BS - BrBSBSB = 2BS一、面積相乘法設(shè)計(jì)單向勵(lì)磁電流雙向勵(lì)磁電流磁元件設(shè)計(jì)共性問題30變壓

14、器設(shè)計(jì)得到原邊繞組匝數(shù)NP的關(guān)系式如下:BAfUNesPP2Where Bfs開關(guān)工作頻率(Hz)磁通密度(T)變化率, 單邊磁化取(BS - Br), 雙邊磁化取(2BS)(2)原邊電壓允許波動(dòng)時(shí)，取工作電壓最大值一、面積相乘法設(shè)計(jì)磁元件設(shè)計(jì)共性問題31NPNSWAWA變壓器設(shè)計(jì) 磁芯的窗口是用來繞制線圈的. 因此窗口面積AW 與變壓器原副邊的繞組關(guān)系很大. 事實(shí)上, 有SWSPWPWWANANAk(3)式中 SPSWPWWNNAAk,窗口利用系數(shù), 一般取0.4原邊繞組每匝所占窗口面積副邊繞組每匝所占窗口面積2. 磁芯窗口面積AW的使用分別為原副邊繞組匝數(shù)一、面積相乘法設(shè)計(jì)磁元件設(shè)計(jì)共性問

15、題32變壓器設(shè)計(jì)一、面積相乘法設(shè)計(jì)2. 磁芯窗口面積AW的使用(續(xù))jIAPPWWhere SPIIj 電流密度流過原邊繞組電流有效值流過副邊繞組電流有效值jIASSW(4)NPNS磁元件設(shè)計(jì)共性問題33變壓器設(shè)計(jì)一、面積相乘法設(shè)計(jì)于是由(2)式可得同時(shí), 得到Ae的關(guān)系式如下:jIBfUANAPsPPWPe2Where Bfs開關(guān)工作頻率(Hz)磁通密度(T)變化率, 單邊磁化取(BS - Br), 雙邊磁化取(2BS)(5)原邊電壓允許波動(dòng)時(shí)，取工作電壓最大值jIBfUANASsSSWSe2(6)副邊一般要求穩(wěn)壓原(副)邊電壓允許波動(dòng)時(shí)，取低電壓時(shí)的電流有效值 ！磁元件設(shè)計(jì)共性問題34變壓

16、器設(shè)計(jì)一、面積相乘法設(shè)計(jì)3. Ae.AW的表達(dá)式NPNS由(5) 和 (6) 兩式可得BjfkIUIUAAsWSSPPWe2(7)UPUS電壓允許波動(dòng)時(shí)，取低電壓時(shí)的電流有效值 ！磁元件設(shè)計(jì)共性問題35變壓器設(shè)計(jì)一、面積相乘法設(shè)計(jì)4. 電流有效值IP和IS的計(jì)算US(NS)單端正激(Forward)單段反激(Flyback)半(全)橋式(Bridge Rec.)半(全)橋式(中抽整流)推挽式(中抽整流)推挽式(中抽整流)(I)(II)(III)(IV)UP (NP)UP (NP)UP (NP)UP (NP)UP (NP)UP (NP)US(NS)US(NS)US(NS)US(NS)US(NS)

17、BjfkIUIUAAsWSSPPWe2電壓允許波動(dòng)時(shí)，取低電壓時(shí)的電流有效值 ！(7)磁元件設(shè)計(jì)共性問題36變壓器設(shè)計(jì)一、面積相乘法設(shè)計(jì)4. 電流有效值IP和IS的計(jì)算(續(xù))BjfkIUIUAAsWSSPPWe2電壓允許波動(dòng)時(shí)，取低電壓時(shí)的電流有效值 ！A. 對(duì)于非中抽線圈繞組inPII outSII (原邊)(副邊)B. 對(duì)于中抽線圈繞組inPII2outSII2(原邊)(副邊)inPPPIUoutSSPIUinPPPIU2outSSPIU2US (NS)US (NS)US (NS)(7)磁元件設(shè)計(jì)共性問題37變壓器設(shè)計(jì)一、面積相乘法設(shè)計(jì)5. UPIP的再研究BjfkIUIUAAsWSSPP

18、We2電壓允許波動(dòng)時(shí)，取低電壓時(shí)的電流有效值 ！A. 對(duì)于非中抽線圈繞組B. 對(duì)于中抽線圈繞組LHinPPUUPIULHinPPUUPIU2如果原邊電壓允許波動(dòng), 令高電壓為UH, 低電壓為UL. 則有若副邊電壓也允許波動(dòng),亦然原邊處理!(7)磁元件設(shè)計(jì)共性問題38變壓器設(shè)計(jì)一、面積相乘法設(shè)計(jì)6. 電流密度 j 的的取值BjfkIUIUAAsWSSPPWe2電壓允許波動(dòng)時(shí)，取低電壓時(shí)的電流有效值 ！(7)j 一般取250A/cm2 600 A/cm2j 的準(zhǔn)確取法:nWejAAKj)(罐型磁芯 鐵粉芯 金屬疊片磁芯 C型磁芯 帶繞鐵芯 單線圈型材類別 n值Kj (允許25oC溫升)Kj (允許

19、50oC溫升) - 0.17 - 0.12 - 0.12 - 0.14 - 0.13 - 0.14 433 403 366 323 250 395 632 590 534 468 365 569單位: A / (cm)2 (cm)4磁元件設(shè)計(jì)共性問題39例題n推挽方式工作n輸入電壓：28Vn輸出中間抽頭，全波整流n輸出電壓：18Vn輸出電流：5An工作頻率：40kHzn效率：0.98n工作磁密：0.3T磁元件設(shè)計(jì)共性問題40二、幾何參數(shù)法（KG法）磁元件設(shè)計(jì)共性問題41變壓器設(shè)計(jì)二、變壓器的設(shè)計(jì)方法之二幾何參數(shù)法eAWANPNSeWAA 1. 面積相乘法2. 幾何參數(shù)法mltAAeW2mlt：

20、每匝平均長度該法以電流密度 或溫升為設(shè)計(jì)參數(shù)該法以電壓調(diào)整率 或銅耗為設(shè)計(jì)參數(shù)j磁元件設(shè)計(jì)共性問題42變壓器設(shè)計(jì)IPSPPSSUNNUNNUU01. 電壓調(diào)整率的概念NNUUU 0NUU0空載電壓額定負(fù)載電壓(8)UIUoNPNSUIUNNPNSPPIPRIUUSSNSRIUU二、變壓器的設(shè)計(jì)方法之二幾何參數(shù)法線路分布電阻的集中表示磁元件設(shè)計(jì)共性問題43變壓器設(shè)計(jì)二、變壓器的設(shè)計(jì)方法之二幾何參數(shù)法2. 幾何參數(shù)法公式推導(dǎo))(10PSPPSSNNNNNIRIRUUUU2/)()(WWppppAkNNmltSNmltSlR又(10)線圈平均每匝長度mean length / turn PPPNSS

21、UIRUIR(9)22ppppUUIR副邊壓降原邊壓降折算磁元件設(shè)計(jì)共性問題44變壓器設(shè)計(jì)二、變壓器的設(shè)計(jì)方法之二幾何參數(shù)法2. 幾何參數(shù)法公式推導(dǎo)wwppppAkNmltUUI22)()(4而(12)(11)由（9）和(10), 可得到maxBAfNkUepup于是有22max22)()(4ewwuppAAmltkBfkUI(13)磁元件設(shè)計(jì)共性問題45Fringing flux（邊緣磁通）Current density distribution三、變壓器繞組的分布磁元件設(shè)計(jì)共性問題46三、變壓器繞組的分布磁元件設(shè)計(jì)共性問題47三、變壓器繞組的分布磁元件設(shè)計(jì)共性問題48三、變壓器繞組的分布磁

22、元件設(shè)計(jì)共性問題49三、變壓器繞組的分布磁元件設(shè)計(jì)共性問題50三、變壓器繞組的分布磁元件設(shè)計(jì)共性問題開關(guān)電源技術(shù)51電抗器設(shè)計(jì)電抗器設(shè)計(jì)開關(guān)電源中的電抗器用作濾波，因此需要考慮直流磁化問題磁元件設(shè)計(jì)共性問題52電感器設(shè)計(jì)電感器(Inductor)L兩段組成，便于通過調(diào)整氣隙來調(diào)節(jié)總的磁導(dǎo)率磁元件設(shè)計(jì)共性問題53電感器設(shè)計(jì) Conventional VRM磁環(huán)磁元件設(shè)計(jì)共性問題54電感器設(shè)計(jì)一、電感器的物理關(guān)系1. 復(fù)習(xí)幾個(gè)基本概念磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 磁導(dǎo)率 真空磁導(dǎo)率 0 （非導(dǎo)磁材料均適用）相對(duì)磁導(dǎo)率 r 絕對(duì)磁導(dǎo)率 a = r 0 磁通密度 B = a H磁路 lm 磁路截面積 Ae 線圈匝數(shù)

23、N磁通量 = B Ae 磁鏈 = N =LI磁動(dòng)勢(shì) Fm = H lm= N I磁元件設(shè)計(jì)共性問題55電感器設(shè)計(jì)一、電感器的物理關(guān)系2. 電感的定義dtdiLdtNddtde)(1)maxmaxLIN(2)磁元件設(shè)計(jì)共性問題56電感器設(shè)計(jì)一、電感器的物理關(guān)系3. 安培環(huán)路定理NIHlFmmmax(3)磁動(dòng)勢(shì)(磁勢(shì))公式mHlNL2melAN2(4)對(duì)于均勻場(chǎng)強(qiáng)的磁路, 有mHlNL2(5)對(duì)于非均勻場(chǎng)強(qiáng)的磁路, 有INNIL2BH 磁元件設(shè)計(jì)共性問題57電感器設(shè)計(jì)二、面積相乘法設(shè)計(jì)電感1. 電流密度的概念SIj SI流過導(dǎo)體的電流導(dǎo)體的截面積IS(6)面密度磁元件設(shè)計(jì)共性問題58電感器設(shè)計(jì)二、

24、面積相乘法設(shè)計(jì)電感2. 面積相乘法設(shè)計(jì)公式推導(dǎo)因?yàn)榫€圈匝數(shù)N 包含了窗口面積AW, 磁通量包含了磁芯有效面積Ae. WAmeWWrmsrmsrmsBANAkISNNISIj(7)有效值磁元件設(shè)計(jì)共性問題59電感器設(shè)計(jì)二、面積相乘法設(shè)計(jì)電感LIN2. 面積相乘法設(shè)計(jì)公式推導(dǎo)(續(xù))maxLIBAAkINBAAkIjmeWWrmsmmeWWrms由公式(7)可得見了繞組N, 想起磁芯窗口面積AW; 見了磁通, 想起磁芯有效面積Ae(8)已知電源指標(biāo)，從輸出電壓和紋波（如5V，2）可以計(jì)算出濾波電感的最小值，實(shí)際取最小值的1.1到1.3倍。磁元件設(shè)計(jì)共性問題60電感器設(shè)計(jì)二、面積相乘法設(shè)計(jì)電感2. 面

25、積相乘法設(shè)計(jì)公式推導(dǎo)(續(xù))由公式(8)可得jBkILIAAmWrmsWemax(9)Wkj一般取0.4取多少合適 ? 該法以電流密度為設(shè)計(jì)參數(shù)! 由 j的大小決定磁芯的尺寸.可以用直流量代替磁元件設(shè)計(jì)共性問題61電感器設(shè)計(jì)二、面積相乘法設(shè)計(jì)電感 3. 電流密度 j 的的取值j 一般取250A/cm2 600 A/cm2j 的準(zhǔn)確取法:nWejAAKj)(罐型磁芯 鐵粉芯 金屬疊片磁芯 C型磁芯 帶繞鐵芯 單線圈型材類別 n值Kj (允許25oC溫升)Kj (允許50oC溫升) - 0.17 - 0.12 - 0.12 - 0.14 - 0.13 - 0.14 433 403 366 323 2

26、50 395 632 590 534 468 365 569單位: A / (cm)2 (cm)4jBkILIAAmWrmsWemax(9)磁元件設(shè)計(jì)共性問題62電感器設(shè)計(jì)二、面積相乘法設(shè)計(jì)電感BSBS磁場(chǎng)強(qiáng)度H或電流I4. 確定氣隙(磁路中非導(dǎo)磁段的長度)沒有加氣隙的B - H曲線加氣隙后的B - H曲線B磁元件設(shè)計(jì)共性問題63電感器設(shè)計(jì)二、面積相乘法設(shè)計(jì)電感變壓器加的是電壓電感器流的是電流BSBS磁場(chǎng)強(qiáng)度H或電流I4. 根據(jù)電流大小確定氣隙長度 (即磁路中非導(dǎo)磁段的長度)沒有加氣隙的B - H曲線加氣隙后的B - H曲線BmaxIBm磁元件設(shè)計(jì)共性問題64電感器設(shè)計(jì)變壓器加的是電壓電感器流

27、的是電流流過電感的電流形式有兩類: (1) 直流加紋波電流 IDC + IPP (2) 交流電流 IACm交流電流 的峰-峰值i交流電流 的幅值i第一類電流的最大電流為2maxPPDCIII第二類電流的最大電流為ACmIImax4. 根據(jù)電流大小確定氣隙長度(續(xù))822PPDCrmsIII2ACmrmsII二、面積相乘法設(shè)計(jì)電感磁元件設(shè)計(jì)共性問題65電感器設(shè)計(jì)4. 根據(jù)電流大小確定氣隙長度(續(xù))NIFmax由kirchhoff 磁壓定律:FUm得)(0eFeFeegmmAlAlRU)(0maxeFeFeegAlAlNI二、面積相乘法設(shè)計(jì)電感氣隙長度鐵芯長度磁元件設(shè)計(jì)共性問題66電感器設(shè)計(jì)4.

28、根據(jù)電流大小確定氣隙長度(續(xù))maxLIN由磁鏈公式, 可得進(jìn)而, 有022maxemgFerFeABLIll,最后可得gl(10)(0maxmaxeFeFeegAlAlLII0FerFe(10-)二、面積相乘法設(shè)計(jì)電感選定氣隙長度是為了保證一定電流下B不飽和磁元件設(shè)計(jì)共性問題67Special page for AC inductor design. It is extraneous from context.FerFeglkl) 1(2If we have made out an inductance value for AC filter is LN. In order to keep

29、inductor avoid being saturated for overload. Providing Im is k times IN, so we can get lg from equation (10) as followAnd from equation (10-), we get N2(after gap introduced) as follow 12kNN Where N1 is the inductance turns before gap added電感器設(shè)計(jì)磁元件設(shè)計(jì)共性問題68電感器設(shè)計(jì)5. 根據(jù)磁鏈公式計(jì)算線圈繞組匝數(shù)maxLINm由磁鏈公式可得meBALINm

30、ax磁芯材料和型號(hào)確定之后，即可算出磁通。jIArmscu導(dǎo)線截面積二、面積相乘法設(shè)計(jì)電感磁元件設(shè)計(jì)共性問題69電感器設(shè)計(jì)6. 線圈繞組匝數(shù)的修正由于邊緣效應(yīng)，線圈匝數(shù)一定時(shí)，電感量會(huì)有所下降。計(jì)算線圈匝數(shù)要注意修正。Fringing fluxCurrent density distributionFABLIFNNememaxwhere)2(1gneglGlAlF二、面積相乘法設(shè)計(jì)電感磁元件設(shè)計(jì)共性問題70電感器設(shè)計(jì)7. F值的確定where)2(1gneglGlAlFGlg二、面積相乘法設(shè)計(jì)電感磁元件設(shè)計(jì)共性問題71電感器設(shè)計(jì)三、幾何參數(shù)法設(shè)計(jì)電感(直流偏磁)1. 電壓調(diào)整率的概念NNVVV

31、 0NVV0空載電壓額定負(fù)載電壓0VNV(11)磁元件設(shè)計(jì)共性問題72電感器設(shè)計(jì)2. 幾何參數(shù)法公式推導(dǎo)NrmsLNrmsLNNPIRVIRVVV20WWLAkNNmltSNmltSlR)()(又(12)(13)線圈平均每匝長度mean length / turn 三、幾何參數(shù)法設(shè)計(jì)電感(直流偏磁)磁元件設(shè)計(jì)共性問題73電感器設(shè)計(jì)2. 幾何參數(shù)法公式推導(dǎo)(續(xù))NWWrmsPAkINmlt2)(又(14)(15)BAILILIININIermsmrmsmmrmsrmsmaxmax把(15)代入(14), 有222max)(mNeWWrmsBPAAkILImlt(16)LIN2222max)(mNeW