30kHz高頻開關(guān)電源變壓器的設(shè)計

3.3變壓器的實際輸出能力

鐵基超微晶鐵心及超微晶軟磁合金通過省級技術(shù)鑒定

1999年10月24日，由江西省科委等機關(guān)委托主持的對江西大有科技有限公司研制的新產(chǎn)品DY－ON型鐵基超微晶磁鐵心和超微晶軟磁合金通過了省級技術(shù)鑒定，獲得與會專家學者的高度評價，一致認為這兩項產(chǎn)品性能穩(wěn)定，各項技術(shù)指標分別達到美國UL94－P標準和國標GBm292－89技術(shù)要求，在國內(nèi)同類產(chǎn)品中具有特色。

非晶態(tài)（超微晶）軟磁合金，是90年代世界六大高科技新型材料之一，它具有優(yōu)異的特點，目前國內(nèi)市場供不應(yīng)求，前景廣闊。

變壓器的輸出能力即磁心的輸出能力，它取決于磁心面積的乘積（AP），其值等于磁心有效截面積（AC）和它的窗口截面積（Am）的乘積，即：AP=ACAm(3)

在變壓器的設(shè)計中，變壓器的輸出能力必須大于它的設(shè)計輸出能力。在設(shè)計中，我們選用的矩形磁心的尺寸為：10×10×39×13.4（即：a=10mm，b=10mm，c=13.4mm，h=39mm），實際AP達3.66cm4(其中磁心截面積的占空系數(shù)KC取0.7)，大于變壓器的設(shè)計輸出能力0.511cm4，因此，該磁心能夠滿足設(shè)計使用要求。

3.4繞組計算

初級匝數(shù)：D取50％，Ton=D/f=0.5/(30×103)=16.67μs,

忽略開關(guān)管壓降，Up1=Ui/2=150V。

N1=Up1Ton10－2/2BmAc=(150×16.67)10－2

/(2×0.6×1×1×0.7)=29.77匝

取N1=30匝

次級匝數(shù)：忽略整流管壓降，Up2=Uo=2100V。

N2=Up2N1/Up1=(30×2100)/150=420匝

3.5導線線徑

Ip1=Up2Ip2/Up1=0.08×2100/150=1.12A

電流密度：J=KjAp－0.1410－2=468×0.511－0.14

×10－2=5.14A/mm2

考慮到線包損耗與溫升，把電流密度定為4A/mm2

（1）初級繞組：

計算導線截面積為Sm1=Ip1/J=1.12/4=0.28mm2

初級繞組的線徑可選d=0.63mm,其截面積為0.312mm2的圓銅線。

(2)次級繞組：

計算導線截面積為Sm2=Ip2/J=0.08/4=0.02mm2。

次級繞組的線徑可選d=0.16mm的圓銅線，其截面積為0.02mm2。為了方便線圈繞制也可選用線徑較粗的導線。

4、線圈繞制與絕緣

為減小分布參數(shù)的影響，初級采用雙腿并繞連接的結(jié)構(gòu)，次級采用分段繞制，串聯(lián)相接的方式，降低繞組間的電壓差，提高變壓器的可靠性，繞制后的線圈厚度約為4.5mm。小于磁心窗口寬度13.4mm的一半。在變壓器的絕緣方面，線圈絕緣選用抗電強度高、介質(zhì)損耗低的復合纖維絕緣紙，提高初、次級之間的絕緣強度和抗電暈?zāi)芰?。變壓器絕緣則采用整體灌注的方法來保證變壓器的絕緣使用要求。

5、結(jié)束語

該超微晶開關(guān)電源變壓器，環(huán)氧灌注絕緣后通過了產(chǎn)品的電性能檢測和機載條件的環(huán)境試驗，已用于機載設(shè)備，變壓器的溫升35℃，工作效率達到90％以上，且波形質(zhì)量優(yōu)異，電性能參數(shù)穩(wěn)定。超微晶合金薄帶是新型的軟磁合金，電磁性能優(yōu)異，價格低廉，環(huán)境適應(yīng)能力強，在高頻電磁元件領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，特別是在陣面雷達系統(tǒng)中的電源、激勵變壓器、電感等。在100kHz的使用條件下，可以取代鐵氧體、坡莫合金用作磁心材料。