【導讀】高頻逆變電源的設計過程需要大量的計算，很多工程師都對此束手無策，本文就由大手為你總結高頻逆變電源的計算要點，詳細梳理和講解高頻逆變器的計算過程，下面請看計算步驟。
在進行計算之前，首先要明確單端正激式變壓器工作與B-H曲線的第一象限，這個知識點必須搞清楚。
圖1 單極性開關電源變壓器的激磁狀態(tài)
通過對大量書籍的總結，高頻變壓器的計算方法其實大致包括兩類，一類是面積乘積法，俗稱AP法。另一類是幾何參數(shù)法，俗稱KG法。在《開關電源的原理與設計》這本書當中對這兩種方法均有較為細致的講解。在《變壓器與電感器設計手冊》這一書中講解了幾何參數(shù)法，并且有著細致的講解。需要注意的是，國內(nèi)的磁材特性、骨架尺寸誤差以及漆包線規(guī)格與國外有偏差，所以計算的相對誤差會偏大。
在《電子變壓器手冊》一書中，單端正激式高頻變壓器計算采用的是AP法?！毒ㄩ_關電源設計》一書中針對單端正激式開關變壓器采用的是AP法，同時劉勝利老師在該例子中采用的同樣是AP計算方法。經(jīng)過實際設計，基本驗證了AP法在實際工程中的應用還是比較準確的，所以在下面的舉例中，將同樣采用AP法計算，計算過程中公式的應用通過理解與經(jīng)驗的結合而來。
計算高頻變壓器大致分為六個步驟。第一步：計算變壓器的視在功率，根據(jù)視在功率選擇磁芯材料，主要通過查找磁材規(guī)格手冊獲得磁材的特性參數(shù)。第二步：確定磁芯截面尺寸AP，根據(jù)AP值選擇磁芯尺寸。第三步：計算原副邊匝數(shù)。第四步：根據(jù)電流密度和原副邊有效值電流求線徑。第五步：計算銅損和鐵損是否滿足要求，也就是允許損耗和溫升。第六步：校準計算參數(shù)，避免磁飽和現(xiàn)象發(fā)生，單端正激式變壓器的計算步驟大致為上述步驟。這里參考劉勝利老師的計算步驟，張占松老師書籍中介紹的計算方法，以及電子變壓器手冊中的計算步驟。
計算變壓器的視在功率時，根據(jù)視在功率選擇磁芯材料，主要通過查找磁材規(guī)格手冊獲得磁材的特性參數(shù)初步采用磁芯為EE型磁性，視在功率Pt=Po*（1/η+√2），其中η為變壓器的傳輸效率定為90%電源的輸出電壓為±100V，輸出電流為1A則輸出功率Po=200W。計算視在功率Pt=200*（1/0.9+1.414）=274W，該公式取自張占松老師的《開關電源的原理與設計》，如圖2所示。
圖2 視在功率與線路結構關系
得出視在功率后，接著就是查找磁芯尺寸與功率對照表，采用EE型磁芯，視在功率Pt為274W，工作頻率暫定為100KHZ。需采用磁芯型號為EE42/42/15，其中第一個42是磁芯長度，第二個42是厚度，15是中心寬度，通過查找磁芯參數(shù)手冊，以TDK的磁芯手冊為例單位為（mm^2）。
圖3 磁芯數(shù)據(jù)手冊
其中Ae=178mm^2Aw=275mm^2，則Ap=（Pt*10^6）/（2*η*f*Bm*δ*Km*Kc）其中Bm為磁芯工作磁感應強度，單位G為線圈導線電流密度，通常取δ=2-3（A/mm^2）η為變壓器效率。通常取0.8-0.9Km為窗口填充系數(shù)，一般取0.2-0.4Kc為磁芯填充系數(shù)。對于鐵氧體，取Kc=1計算得Ap=0.74cm^4。上文中總結了書籍中的高頻逆變電源的計算方法，并以實踐為出發(fā)點來進行了全面的分析。對于需要解決高頻電源設計中計算問題的朋友來說是非常富有閱讀價值的一篇文章。
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