開關電源變壓器繞組線圈

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1、1 載 流 導 體單 圓 導 線 直 流 磁 場 導 體 內 磁 場 22 rIxHx 導 體 外 磁 場 xIH x 2兩 根 導 體 外 磁 場 IH x0 2 氣 隙 磁 芯 線 圈 磁 場 xH0 llavlgNIlHlH ggcc ggcc lHlH 因 為忽 略 磁 芯 磁 壓 降xalNIH x x a氣 隙 磁 場 強 度 NIH lNIH 1 3 高 頻 電 流 流 過 單 導 線 時 集 膚 效 應 高 頻 電 流 流 過 導 體 ， 電 流 產 生 的高 頻 交 變 磁 通 在 導 體 內 產 生 高 頻渦 流 ， 使 得 導 體 內 從 中 心 到 外 表電 流 分 布

2、 不 均 ， 表 面 電 流 密 度 大， 中 心 電 流 密 度 小 集 膚 效 應 。 集 膚 深 度 ： J0.3681.000 220度 和 100度 銅 導 線 分 別 為 )cm(61.6 f )cm(63.7 f 4 集 膚 效 應 的 結 果 減 少 了 導 體 有 效 截 面 積 ， 導 線 電 阻 增 大 ， 增加 了 交 流 損 耗 。 以 圓 導 線 為 例 ， 交 流 電 阻 增加 的 倍 數(shù) ： )(44/)2(4/ 4/ 222 2 dddd dRRF dcacR 低 頻 時 ， FR近 似 等 于 1,導 線 損 耗 為 I 電 流 有 效 值 ； 高 頻 時

3、導 線 損 耗 ：22 dcdcacac IRIRP 2IRP dc Idc 電 流 平 均 值 ， 即 直 流 分 量 ； 交 流 分 量 電 流 有 效 值 ； Rac=RdcFR 22 dcac III 5 變 壓 器 的 漏 感 概 念a b c lH xH 1 l NIH 111 bxHHx 1磁 場 存 儲 能 量 2d 20 20 VHVHW xx xm 磁 場 也 可 以 表 示 為21121 ILW sm 22221 ILW sm 或x ),3/)(,/,2 bcallNL avs 6 減 少 漏 感 的 措 施 較 少 的 匝 數(shù) N， 寬 窗 口 l， 較 小 窗 口 高

4、 度 。 分 段 線 圈 ， 三 明 治 安 排 。 但 有 限 制 。(a) (b) (c) (d) 普 通 磁 芯(e) (f) (g) 平 面 磁 芯 7 相 鄰 高 頻 線 圈 中 的 渦 流 臨 近 效 應 相 反 方 向 電 流 相 同 方 向 電 流IA IAI B IBBA BA電 流 趨 向 內 表 面 電 流 趨 向 外 表 面 8 多 層 線 圈 的 臨 近 效 應H xH 1 + + 電 流 趨 向 內 表 面第 一 層 在 內 表 面 流通 ， 第 二 層 導 線 中間 沒 有 電 流 ， 也 沒有 磁 場 ， 因 此 在 第二 層 外 表 面 必 須 與第 一 層

5、內 表 面 相 同電 流 的 渦 流 ， 因 此第 二 層 內 表 面 兩 倍外 表 面 電 流 。 如 果有 第 三 層 ， 9 根 據 集 膚 深 度 第 一 層 交 流 電 阻 為 Rac1=FR1 Rdc 交 流 損 耗 2ac ac acP I R 2 22 2 (2 )ac ac ac ac acP I R I R 2 2( 4 ) 5ac ac ac ac acI R R I R 第 二 層 交 流 電 阻 ： FR2=5第 二 層 交 流 損 耗多 層 中 損 耗 與 電 流 平 方 成 正 比 ， 相 當 于 電 阻 增加 。第 n層 為 2 21 1( 1)acn ac n

6、 acR R n n FR n層 線 圈 總 交 流 電 阻 增 加 的 倍 數(shù)1 2R R RnR F F FF n 10 h=0.86dddFl 直 徑 d的 圓 導 線銅 帶 lFhQ 帶 厚 D DQ層 數(shù) pDowell曲 線 11 減 少 交 流 電 阻 方 法 減 少 層 數(shù) ： 采 用 分 段 交 錯 繞 。 與 減 少 漏 感 是 一致 的 。 采 用 多 股 絞 線 利 茲 線 。 但 是 多 股 絞 線 的 單 股直 徑 僅 小 于 2 是 遠 遠 不 夠 的 。 當 采 用 利 茲 線 或 銅 帶 時 ， 一 般 應 當 做 到 FR接 近1.6就 可 以 了 。Dow

7、ell曲 線 是 正 弦 波 電 流 結 果 ， 開 關 電 源 中 非 正弦 高 頻 電 流 引 起 的 損 耗 更 大 。 工 程 上 只 是 近 似計 算 ， 最 終 由 溫 升 決 定 。 12 線 圈 設 計 舉 例 ：初 級 電 流 中 值 Ia 20A， 占 空 度 為 D 0.5， 工 作 頻率 為 90kH z， 共 10匝 。 磁 芯 窗 口 寬 度 l=24mm.選 擇導 線 尺 寸 。 T onTIa 直 流 分 量 Idc=DIa=10A 總 有 效 值 I 交 流 分 量 A14205.0 aID A1022ac dcIII選 擇 電 流 密 度 j=4A/mm2，

8、 需 要 的 導 線 截 面 積 2ac mm5.2410 jIAcu根 據 導 線 截 面 積 ， 導 線 有 多 種 選 擇 ： 單 股 圓 導 線 ，2多 股 線 ， 利 茲 線 和 銅 帶 ， 希 望 最 小 的 銅 損 耗 。 13 采 用 單 股 圓 導 線 ， 裸 線 直 徑 d=1.8mm,帶 漆 直徑 d=1.92mm,90kHz集 膚 深 度 0.254mm。 Q 5.7、 單 層 ， 由 Dowell曲 線 查 得 FR 5.7,即 交 流 電 阻 比 直 流 電 阻 大 5.7倍 。 前 面 計 算直 流 分 量 與 交 流 分 量 相 等 ， 交 流 電 阻 比 直流 大 5.7倍 ， 交 流 損 耗 太 大 ， 不 能 接 受 ， 試試 采 用 d180 溫 升 ： T=Tmax-Ta 溫 升 測 量 ： 電 阻 法 熱 電 偶 法熱 阻 ： R th T/P 這 里 P Pc Pw 5.2341 CHRRT或 0039.1lg/lg CHRRT 19C 繞 法 線 圈 電 容 Z 繞 法分 段 繞 法 階 梯 繞 法