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電抗器的設(shè)計

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電抗器的設(shè)計

第一步,選擇材料

從圖中可以清楚地看到,在輸出二極管D1、D2正向?qū)щ娖陂g,電抗器磁心設(shè)置為飽和工作,為了在下一個導通周期的前沿提供相同的延時,在關(guān)斷期間內(nèi)磁心必須重新復位。當D、D2不導通時,續(xù)流二極管D、D就導通。如果選用了低剩磁矩形磁滯回線材料,那么磁心通常能自動復位,另外D1、D2的恢復電荷也較多,它足以實現(xiàn)磁心的復位。在一些應用中,需要有復位電阻R1、R2提供復位通路。

很多小的矩形磁滯回線的環(huán)狀鐵氧體磁心就能滿足這個要求,在此例中采用了環(huán)形的TDKH5B2材料。


第二步,計算正確延時時間

在飽和之前,環(huán)形繞組只通過磁化電流,可以認為處于關(guān)斷狀態(tài)。磁心在二極管正向偏置導通時達到飽和所花時間由施加的電壓、繞組匝數(shù)、額定磁通密度大小以及磁心的面積來決定。可以用下面的公式來描述:

 

式中,td=所需的延時時間;

Np=匝數(shù);

△B=磁通密度從Br到Bsat的變化,T;

Br=在H=0時的剩余磁通密度;

Bsat=飽和時的磁通密度,T;

Ae=磁心有效面積,mm2;

Vs=副邊電壓,V。

在本例中,在開始導通時加到磁心的次極電壓Vs可以由占空比與輸出電壓來計算公式如下:

 

式中,Vout=所要求的輸出電壓,V;

ton=導通時間,μs;

toff=關(guān)斷時間,μs。

在這個例子中,

 

其中,這里有匝數(shù)和磁心面積兩個變量可用于電壓的最后調(diào)整。為了方便起見,這里假設(shè)采用原邊繞組匝數(shù)為1,即從變壓器來的輸出導線只是簡單地通過環(huán)形繞組。現(xiàn)在,這里就只剩下一個變量,即磁心面積。而所需要的磁心截面積可以由下式來計算:

 


 

顯然這是一個相對較大的磁心。從經(jīng)濟上來講,小電流應用中原邊會使用多匝繞組。例如原邊繞組采用5匝,用1/5原先面積的磁心就可得到與上述相同的延時,這時該面積Ae=11.4mm2,一般用TDKT7-14-3.5及相似環(huán)形繞組是合適的。

一般來說是有必要在整流二極管D1、D2的兩端分別并聯(lián)一個電阻R1、R2的,以使得在關(guān)斷期間磁心能夠充分地復位,但是,在非導通(即加反向電壓)期間,也許DD2的漏電流與恢復電荷不能足夠大以保證磁心充分復位。

注意:因為輕載時輸出電壓會升高,這種電壓調(diào)整方法只適合于超過飽和電抗器磁化電流的負載的應用中。在要求控制很小電流的地方,最好采用有多匝繞組的高導磁率的小磁心。因為電感與N2成正比,而延時時間正比于N,這樣得到較小的磁化電流并控制較低的電流。

在這種方法中使用飽和電抗器具有另外一個優(yōu)點,它減少了整流二極管的反向恢復電流,這在高頻正激式和連續(xù)反激變換器的應用中是一個非常重要的優(yōu)點。

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| 發(fā)布時間:2018.09.19    來源:電源廠
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