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        开关电源高频磁性元件设计中8种常见的错误概念

        时间:2019-02-14 14:16:12来源:网络 作者:电子爱好者 点击:
        1引言开关电源中高频磁性元件的设计对于电路的正常工作和各项性能指标的实现非常关键加之高频磁性元件设计包括很多细节知识点而这些细节内容很难被一本或几本所谓的&

        1引言

        开关电源中高频磁性元件的设计对于电路的正常工作和各项性能指标的实现非常关键加之高频磁性元件设计包括很多细节知识点而这些细节内容很难被一本或几本所谓的“设计大全”一一罗列清楚[13]为了优化设计高频磁性元件必须根据应用场合综合考虑多个设计变量反复计算调整正由于此高频磁性元件设计一直是令初涉电源领域的设计人员头疼的难题乃至是困扰有多年工作经验的电源工程师的问题

        很多文献及相关技术资料给出的磁性元件设计方法或公式往往直接忽略了某些设计变量的影响作了假设简化后得出一套公式或者并未交代清楚公式的应用条件甚至有些文献所传达的信息本身就不正确很多电源设计者并没有意识到这一点直接?#23376;?#35774;计手册中的公式或把设计手册中某些话断章取义尊为“设计纲领”而没有进行透彻的分析和思考以及实验的验证其结果往往是设计出来的高频磁性元件不能满足应用场合的要求影响?#25628;?#21457;的进度和项目的按期完成

        为了使电源设计者在设计过程中避免犯同样的错误为此我们针对在学习和研发中遇到的一些概念性的问题进行了总结希望能给大家提供一个借鉴

        2一些错误概念的辨析

        这里以小标题?#38382;?#32473;出开关电源高频磁性元件设计中8种常见的错误概念并加以详细的辨析

        1)填满磁芯窗口——优化的设计

        很多电源设计人员认为在高频磁性元件设计中填满磁芯窗口可以获得最优设计其实不然在多例高频变压器和电感的设计中我们可以发现多增加一层或几层绕组或采用更大线径的漆包线不但不能获得优化的效果反而会因为绕线中的邻近效应而增大绕组总损耗因此在高频磁性元件设计中即使绕线没把铁芯窗口绕满只绕满了窗口面积的25也没有关系不必非得想法设法填满整个窗口面积

        这种错误概念主要是受工频磁性元件设?#39057;?#24433;响在工频变压器设计中强调铁芯和绕组的整体性因而不希望铁芯与绕组中间有间隙一般都设计成绕组填满整个窗口从而保证其机械稳定性但高频磁性元件设计并没有这个要求

        2)“铁损=铜损”——优化的变压器设计

        很多电源设计者甚至在很多磁性元件设计参考书中?#21450;?ldquo;铁损=铜损”列为高频变压器优化设?#39057;?#26631;准之一其实不然在高频变压器的设计中铁损和铜损可以相差较大有时两者差别甚?#37327;源?#21040;一个数?#32771;?#20043;大但这并不代表该高频变压器设计不好

        这种错误概念也是受工频变压器设?#39057;?#24433;响工频变压器往往因为绕组匝数较多所占面积较大因而从热稳定热均匀角度出发得出“铁损=铜损”这一经验设计规则但对于高频变压器采用非常细的漆包线作为绕组这一经验法则并不成立在开关电源高频变压器设计中确定优化设计有很多因素而“铁损=铜损”其实是最少受关注的一个方面

        3)漏感=1的磁化电感

        很多电源设计者在设计好磁性元件后把相关的技术要求提交给变压器制作厂家时往往要对漏感大小要求进行?#24471;?#22312;很多技术单?#24076;?#26631;注着“漏感=1的磁化电感”或“漏感<2的磁化电感”等类?#39057;?#25216;术要求其实这?#20013;?#27861;或设计标准很不专业电源设计者应当根据电路正常工作要求,对所能接受的漏感值作一个数值限制在制作变压器的过程中应在不使变压器的其它?#38382;?#22914;匝间电容等变差的情况下尽可能地减小漏感值而非给出漏感与磁化电感的比例关系作为技术要求因为漏感与磁化电感的关系随变压器有无气隙变化很大无气隙时漏感可能小于磁化电感的0.1,而在有气隙时即使变压器绕组耦合得很紧密漏感与磁化电感的比例关系却可能达到10

        因此不要把漏感与磁化电感的比例关系作为变压器设计指标提供给磁性元件生产商否则这将表明你不理解漏感知识或并不真正关心实际的漏感值正确的做法是规定清楚可以接受的漏感绝对数值当然可以加上或减去一定的比例这个比例的典型值为20

        4)漏感与磁芯磁导率有关系

        有些电源设计者认为给绕组加上磁芯会使绕组耦合更紧密可降低绕组间的漏感也有些电源设计者认为绕组加上磁芯后磁芯会与绕组间的场相互耦合可增加漏感量

        而事实是在开关电源设计中两个同轴绕组变压器的漏感与有无磁芯存在并无关系这一结果可能令人无法理解这是因为一种相?#28304;?#23548;率为几千的材料靠近线圈后对漏感的影响很小通过几百组变压器的实测结果表明有无磁芯存在漏感变化值基本上不会超过10很多变化只有2左右

        5)变压器绕组电流密度的优化值为2A/mm²3.1A/mm²

        很多电源设计者在设计高频磁性元件时往往把绕组中的电流密度大小视为优化设?#39057;?#26631;准其实优化设计与绕组电流密度大小并没有关系真正有关系的是绕组中有多少损?#27169;?#20197;及散热措施是否足够保证温升在允许的范围之内容源电子网为你提供技术支持本站网址www.qj5v.com

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