用面积乘积(AP)法计算高频变压器磁芯尺寸
用面积乘积(AP)法计算高频变压器磁芯尺寸

磁芯材料不同,所选用的磁芯形状也不一样。根据实际结构、工艺、散热、电磁兼容等要求,首先确定磁芯的形状,进而选择磁芯尺寸。常用的高频变压器尺寸选择方法有面积乘积(Area Production, AP)法,即先求出磁芯窗口面积Aw和磁芯有效截面积Ae的乘积AP。根据AP值,查阅磁芯手册选择AwAe略大于该乘积的磁芯型号,即可满足设计要求。
对于非反激类变换器,以下给出AP法的推导过程。
变压器原副边匝数分别为Np和Ns,当原边施加电压为Up时,根据法拉第电磁感应定律,亿万28 可以得到,

上式中,Kf为波形系数,fs为开关频率,ΔB为允许的磁感应强度摆幅。
因此亿万28 有,

同理,对于副边有,

磁芯窗口面积Aw与窗口填充系数Kw的乘积为原边绕组占据的窗口面积NpSp和副边绕组占据的窗口面积NsSs之和,即

这里,Sp和Ss分别为原副边绕组每匝所占用的面积。
注意每匝所占用面积与原副边绕组的电流有效值Ip、Is以及电流密度J有关,有:

可由上面的式子整理得到,

因此有,

Kw的值与绝缘等级、环境条件和工艺结构有关,考虑到层间绝缘、骨架、屏蔽以及爬电距离等因素,一般窗口填充系数应在0.25~0.5以内。
由此可计算出AP值。根据计算出的AP值和选定的磁芯系列,就可以选择相应尺寸的磁芯来绕制变压器了。
亿万28科技各系列可编程开关电源都要对应规格的高频变压器。变压器磁芯选用一线品牌高质量锰锌铁氧体软磁材料,设计过程中采用AP法来选择磁芯尺寸。


参考文献:
[1] 阮新波,电力电子技术[M], 北京:机械工业出版社,2021

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