电感器的设计与电感器技术指标.docx

电感器变压器新晨阳电感器的设计一种小型平面变压器/ 电感器的设计详细介绍 1. 引言随着电子信息技术的飞跃发展,各种电子设备已步入 SMT(Surface mounting technology) 时代,电子设备越来越要求轻、薄、小型化。传统的功率型电子变压器、电感器虽然在电子管、分立式晶体管时代起过重要作用, 而在今天模块化电子设备中, 因体积过大而无法应用, 如何研制出小型平面电子变压器、电感器是目前设计人员关注的热点。本文阐述了采用多层印制板制造技术、数控机床加工技术、表面涂覆技术和利用高频低损耗铁氧体磁芯设计和制造了 230kHz 、达 120W 的小型平面变压器和 20A 、 10μH 的大电流滤波电感器。 2. 电路形式和变压器、电感器的技术指标图1 为有源箝位/ 复位单端正激变换器的主电路。该电路具有零电压转换功能,有利于提高效率和降低 EMI/RFI 。新晨阳电感器该电路由 VQ2 、 VD2 l 组成箝位电路,为漏感 L1 及励磁电感 Lm 的储能转移提供一个低阻工作通路, VQ2 l 继续被充电,箝位电路电流以谐振方式减小。因整流管 VD1 截止, L1与 Lm 呈串联连结, 谐振频率由 L1、 l 决定, 故对变压器初级有一定的电感量要求。另外,该电路 VQ1 截止后,变压器绕组电压极性反转, Ca 被充电,充电过程中, 磁化电流逐渐减小,通过适当选取参数,达到在磁化电流过零点前开通 VQ2, 为磁化电流改电感器变压器新晨阳电感器的设计变方向提供了可能, 磁化电流反向后, 箝位电压 Ucl 反向加到变压器初级绕组, 驱动变压器 B-H 工作区域延伸到第二象限和第三象限。同时, Ccl 电容储能泄放转移至 L1及 Lm 储存。 VQ1 导通后 B-H 工作点从第三象限开始, 正常工作区域基本与 B-H 轴原点对称, 在该对称区域表现为: B-H 单向变化数值与传统单端正激变换器是一致的。为维持输出正常调节, 施加相同伏- 秒积数到变压器,产生的铁芯损耗相对于单端正激变换器是一致的。实际工作时, 应选取最大工作磁通密度(Bm), 变压器可工作于- Bm~ +Bm ,由此△ B=2Bm, 如图 2。新晨阳电感器工作曲线图。电路中 T1 为我们需要设计的变压器, 工作频率 f=230KHz , 输入电压 Vin=230V , 初级电感量 Lm=117 μH± 10% , 最大工作比 , 输出电压 Vo=5V , 输出电流 Io=20A , Lo 为滤波电感, Lo=10 μH ,工作环境温度为-45 ℃~ 50℃,温升≤ 50℃,试验电压 2KV ,变压器、电感器高度≤ 12mm, 长、宽均在 40mm 左右。 3. 平面变压器、电感器磁芯及结构形式 磁芯现阶段用于功率型开关变压器的磁性材料有:坡莫合金、非晶态合金、超微晶合金、铁氧体等多种材料。选择铁氧体材料制作磁芯, 出于对有效空间的充分利用, 又必须选择芯柱较粗、窗宽较阔的磁芯, 这样才有利于减少匝数和降低电流密度。鉴于整体高度的限制,还需进行必要的加工。 绕组电感器变压器新晨阳电感器的设计传统的绕组将线圈绕在骨架上,并且导线都是圆形截面,加之工作于高频,导线流过高频交变电流时,其还受集肤效应穿透深度△的限制,计算公式为式中△为穿透深度(mm) ,ω为角频率, ω=2π f(rad) 。μ为导线磁导率(H/m) , γ为导线导电率(S/m) 。铜的相对磁导率等于 1 ,即为真空磁导率,则将此代入上式可简化为式中 f=230KHz 则可用导线直径 2△= 。故一般在大电流情况下变压器绕组都采用多股线绕制, 这都会使磁芯窗孔利用率大大降低。我们决定小电流的初级绕组和辅助绕组分别用多层印制板和双面板制造, 高达 20A 的次级绕组和滤波电感绕组采用具有矩形截面的折叠铜带制造,以使窗孔得到最有效地利用。 4. 变压器设计 由功率传递能力确定磁芯尺寸变压器的功率传递能力取决于磁芯柱的面积与窗孔面积之乘积 Ap值电感器变压器新晨阳电感器的设计式中: Pt 为变压器初、次级功率之和,变压器效率较高时可取 2 倍的输出功率。 Kj 为磁芯的结构常数,其值在 365 ~ 632 之间,我们取 450 。△B 为增量磁感应强度,根据电路△ B=2Bm, Bm取 ,则△B = 。f 为工作频率 230 KHz 。 Ku 为窗口利用率,在 ~ 之间。 Kf 为波形系数,矩形波取 4 ,正弦波取 。将以上数据代入计算得 AP= ~ 之间。我们经过反复比较和计算, 选择了 PQ40 型磁芯, 并磨制成我们需要的尺寸。如图 3 ,其 AP 值仅为 。 绕