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說說變壓器的設計
首先我們知道變壓器是一個激勵電感和理想變壓器構成,當然還有初次級漏感。但我們可以先假設漏感忽略不記。那么變壓器主要參數就是激勵電流和匝數了,也就是磁動勢。這直接和B值有關。其他條件不變下,NI越大,B值越大,越容易磁飽和。那么好了,現在討論下NI值怎么取才能讓B值處在一個安全的范圍內。
相信大家知道B=UH,這是定義出來的,U就是磁導率,就是B與H的比值,U不是常數,但是在小H下B與H成線性關系,而H=KNI,K是比例常數,N是匝數,I是激勵電流。那好了,如果要減小B值就得減小NI乘積。激勵電流I是和電感量成反比的。如果增大電感量則激勵流會下降,但是N就得增大,否則電感量如何上升。我們知道電感量又和N^2成正比,L∝N*N?μ。而U=LI/T,把L值代進去得U∝N*N?μ?I/T。所以
B=μH=kμNI=k/=KUT/N
由此式可知B∝1/N。所以增大N就能減小B值,所以理論上我們好讓N值無窮大,這樣B不容易飽和,但是實際情況總有個度,首先就是我們的變壓器功率。
因為我們總要輸出一定功率,否則變壓器就失去了作用。既然要輸出功率那么肯定有一的電流過繞線,若取得很細,則線壓降很大,線損很大。若線取得粗則磁環大小限制,不能繞下那么多繞線,所以匝數就有限。除非增大磁環。當然我們不必要取B值太小,否則磁環利用率低,所以我們要取個平衡值。
因此變壓器設計首先考慮功率輸出,然后確定需要多大的導線。線徑確定后就開始選擇磁環大小。根據磁環大小來得到一個合適的L值,在該值下算出I,然后乘以N,看是否超出B值,若超出則增大N,直到B值在一定范圍內,假如線繞不下則換體積更大的磁環。下面驗證為什么不增大導率減少N以用小體積磁環得到大功率輸出。
同一磁環不同N下B值趨勢:
由上面推導知道B1/B2=N2/N1。所以增大一倍匝數,則B值減少一半。
①相同形狀L相同Ur不同下。首先L值不變,因此I值也不變。高μ值下必然得減少N值以保持L不變,所以由L∝N^2*μ知,
N1^2*μ1=N2^2*μ2,
所以μ1/μ2=^2。
所以N2=*N1。
由B=KμH得,當形狀一樣時K相同。B2/B1=√。所以μ值增大兩倍則B值增大√2倍。所以雖然增大μ值能減小N,但是付出的代價確是B值更加趨于飽和狀態。
對于BUCK電路,磁環上的繞線純粹是充當電感,所以流過多少就是多少激勵電流。因此BUCK電路一般很少用高磁導率的磁環,而且假如有直流分量的話好用鐵硅鋁或粉芯,首先他們磁導率低,第二B值大,不容易磁飽和。第三工作頻率能上幾十KHZ。又因為硅鋼片不適合高頻,所以BUCK很少使用硅鋼片做磁環。
總結一下
能增大N盡量增大N,能用低μ值盡量用低μ值。前提是保證耦合性好。同一磁環增大N則減少B,不同磁環相同L,μ值大,則B值大。
L計算公式:
L=[4N^2?h*10^*μ]/=4N^2*h)?10^?μ