彈用小型化計(jì)算機(jī)電源

4單端反激式高頻變壓器的設(shè)計(jì)

在單管式電路中，高頻變壓器只利用鐵心磁特性的一個(gè)象限，磁通不是從-Bm變到到+Bm，即不以磁特性曲線的原點(diǎn)對(duì)稱工作，所以單管式電路中變壓器的設(shè)計(jì)屬于不對(duì)稱工作的設(shè)計(jì)。

對(duì)于以可變頻率工作的反激式變換器，在功率晶體管導(dǎo)通其間變壓器增加的能量，在周期的其余時(shí)間全部傳送給負(fù)載，其輸入功率計(jì)算公式是：

從這個(gè)公式可以得出計(jì)算反激式變換初級(jí)繞組電感L1的公式：

(1)

由于反激式變換器必須兼有變壓器和電感器功能，所以還必須滿足一般變壓器的計(jì)算公式：

(2)

式中，W1初級(jí)繞組匝數(shù)，Ui為輸入直流電壓(V)，Ton為導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間(s)，S為鐵心截面積(cm2)，Bm為最大磁感應(yīng)強(qiáng)度(G)，Br為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度(G)。

由下式：

可得：

IP1L1=UiTon

代入式(2)可得：

(3)

為了使鐵心不致飽和，還必須滿足下式：

(4)

式中，H為磁場(chǎng)強(qiáng)度，lC為鐵心平均磁路長(zhǎng)度(cm)，W1為初級(jí)繞組線圈，IP1為初級(jí)最大電流(A)，Hmax為鐵心允許使用的最大不飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度。

對(duì)于固定頻率工作的反激式變換器，在(1-δ)T期間，次級(jí)繞組的能量未能全部釋放完，此剩余能量必然在δT期間反映到初級(jí)繞組上。因此在初級(jí)繞組中具有初始電流IP0，一般取IP1/IP0=2，這樣，在δT期間初級(jí)繞組電流的變化量為：

所以，

(5)

因此，在Ton期間，初級(jí)繞組電感器上增加的能量為：

(6)

輸出功率為：

(7)

初級(jí)繞組電感為：

(8)

綜上所述，設(shè)計(jì)步驟可歸納如下：

首先根據(jù)給定的輸出功率，預(yù)選某種尺寸的鐵心，再由式(8)計(jì)算出所需的初級(jí)繞組的電感值L1。

然后由式(5)計(jì)算出IP1值，并把IP1值和L1值代入式(3)，求出初級(jí)繞組的匝數(shù)。

最后由式(4)校驗(yàn)H值是否滿足H≤Hmax，如滿足，則可進(jìn)一步計(jì)算次級(jí)繞組的匝數(shù)和校驗(yàn)鐵心窗口的面積等步驟。

5結(jié)束語(yǔ)

目前，對(duì)該彈用小型化計(jì)算機(jī)電源單獨(dú)做過(guò)高低溫試驗(yàn)，隨整機(jī)做過(guò)例試、綜合環(huán)境試驗(yàn)及可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)，其性能得到初步驗(yàn)證。今后還需要做片式化元件儲(chǔ)存防護(hù)和可靠性研究工作，在電源的抗振動(dòng)極限、工作環(huán)境溫度極限等方面做必要的試驗(yàn)以獲得詳細(xì)數(shù)據(jù)。另外，也要盡早開(kāi)展功率器件在單面覆銅鋁基板上的SMT生產(chǎn)工藝研究工作。