非晶、納米晶磁心選型設(shè)計(jì)

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1、非晶、納米晶磁心選型設(shè)計(jì)DesignforselectingamorphousandnanocrystallinecoretypeHttp://www.big-bit.com2004年07月28日10:381引言本文介紹用于磁放大器、尖峰抑制器、濾波電感、有源PFC電感等器件采用的非晶、納米晶磁心的選型設(shè)計(jì)。2電壓調(diào)節(jié)器中磁放大器磁心選型設(shè)計(jì)2.1磁心選型設(shè)計(jì)a、已知條件：輸出電壓V0、輸出電流I0、工作頻率F、占空比Dmax。b、決定變壓器的次級(jí)電壓（以單端正激電路為例）Vi≥{V0（1+KC）+VF}/Dmin（1）Vi：變壓器次級(jí)電壓，

2、KC：富裕系數(shù)或稱調(diào)節(jié)余量（通常取0.2），VF：整流二極管壓降，Dmin：最小占空比（發(fā)生在輸入電壓最大時(shí)），V0：要求的輸出電壓。c、決定被砍掉的電壓（被調(diào)節(jié)的電壓）VregVreg=Vi×Dmax-V0=V1-V0（2）式中V1=Vi×Dmax。d、計(jì)算磁心所需的磁通量△φ∵V0=Vi×Dmax-V砍=Vi×Dmax-Vreg=Vi×(ton/T)-Vi×(tτ/T)∴Vreg=Vi×tτ/T由電磁定律知Vi×tτ=△φ∴Vreg×T=Vi×tτ=△φ寫成△φ=Vreg/F（3）最后得到被砍掉電壓折算成磁通量的式子，即電路調(diào)節(jié)中所需磁通

3、量為△φ。∵磁心的單匝磁通量為2φm（有時(shí)簡稱φm）今設(shè)計(jì)磁通量為△φ，則總有一個(gè)N存在使：N×φ≥△φ（4）e、選擇磁心的尺寸（1）先選擇內(nèi)徑設(shè)磁心的窗口面積為Wa。其中的一部分面積是由導(dǎo)線的截面積充填占據(jù)。充填系數(shù)用Kf表示，也叫有用系數(shù)，Kf常取0.4。就有Wa×Kf=所繞N條導(dǎo)線的截面積。已知輸出電流為I0，導(dǎo)線的電流密度為J，則一條導(dǎo)線所占面積為I0/J。設(shè)繞了N匝，則Wa×Kf=N×I0/J，寫成：Wa=N×I0/J×Kf（5）式(4)決定了磁心的內(nèi)徑.因?yàn)橐粋€(gè)確定的窗口面積Wa，必有一個(gè)確定的磁心內(nèi)徑與之對(duì)應(yīng)。公式(5)是用電流

4、I0等已知參數(shù)計(jì)算出了窗口面積Wa。從而選定了磁心內(nèi)徑。（2）選擇外徑由式（5）已知Wa=N×I0/(J×Kf)當(dāng)Kf=0.4，J=6A/mm2時(shí)，Wa=N×I0/2.4將此式左邊乘以Nφm,右邊乘以△φ（∵N×φm=△φ），則有N×φm×Wa=△φ×N×I0/(Kf×J)，兩邊約去N得：φm×Wa＝△φ×I0/(Kf×J)(6)而△φ×I0/(Kf×J)是電路設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算出來的。一款磁心其φm×Wa的值使（6）式成立。則外徑也選定了。由于φm=B×AeAe是磁心的有效截面積。Ae=(外徑－內(nèi)徑)/2×h×K（K稱充填系數(shù)，通常在0.7-0.8

5、之間），h是磁心高度。當(dāng)Wa確定后，內(nèi)徑也就確定了。于是Ae只與外徑和磁心高度有關(guān)了。當(dāng)h選定后，一個(gè)確定的Ae就有一個(gè)確定的外徑。這樣由△φ×I0/(Kf×J)的計(jì)算值就確定了磁心的尺寸。f、決定匝數(shù)N先求最小匝數(shù)Nmin由式（3）知N×φm≥△φ。式中的φm是由(3)式計(jì)算出來的最小磁通量?；騈≥△φmin/φm，則：Nmin=△φmin/φm(取整數(shù))(7)現(xiàn)在求Nmax∵式（4）中的△φ=Vreg/F或V砍/F而Vreg=V砍=V1-V0=VS×Dmax－V0，(式中V1為最大輸出電壓)，得V0=VS×Dmax－V砍當(dāng)V砍=VS×Dm

6、ax時(shí)，V0=0，即是說磁心的調(diào)節(jié)作用最多只能把VS×Dmax這個(gè)電壓砍掉，此時(shí)的△φmax=V砍max/F=VS×Dmax/Fφmax=VS×Dmax/F=V1/F(8)此時(shí)Nmax=△φmax/φm(9)g、決定導(dǎo)線直徑D設(shè)繞線采用單股則導(dǎo)線截面積Aw=I0/J由I0計(jì)算出的導(dǎo)線截面積Aw=I0/J0由導(dǎo)線直徑計(jì)算出的截面積Aw=Dπ2/4兩個(gè)截面積應(yīng)相等，得到Dπ2/4=I0/J，D=√（4I0/πJ）設(shè)J=6A/mm2,則d=0.46√I0h、計(jì)算死角當(dāng)正向電流來到時(shí)，我們希望磁心立即飽和，但這辦不到，只有當(dāng)正向電流到達(dá)一定值，H=H

7、S時(shí)磁心才飽和或者說只有當(dāng)磁心的B值從Br到達(dá)Bm時(shí)，才能飽和，從Br到Bm差（1-Br/Bm）到達(dá)Bm，磁通量差φm×（1-Br/BM）到達(dá)φm，N匝線圈就差N×φm×（1-Br/BM）到達(dá)Nφm，當(dāng)變壓器次級(jí)電壓為Vi時(shí)，則Nφm×（1-Br/BM）=Vi*td注意N×φm×（1-Br/BM）也是一個(gè)磁通量，它等于電壓和時(shí)間的乘積，變換上式得到：td=Nφm×（1-Br/Bm）/Vi(10)td被稱為死時(shí)間。Vi*td/T=Vd(11)稱Vd為死角電壓。（T為周期）有點(diǎn)象二極管的管壓降一般，每個(gè)磁心都有，且和工作頻率有關(guān)?！遃d=Vi*t

8、d/T=Vi×td×f，f越大，td越大。如果下式滿足，則死角影響可以忽略：即Vi=［V0（1+KC）+VF+Vd］/DminKC為富裕系數(shù)VF為整流二極管壓降Vd