高頻變壓器是一種非標電子元件，可以根據自己的需要進行自我的設計繞制，想要定制高頻變壓器，就需要自己計算出高頻變壓器的各個參數，其中比較重要的兩個就是高頻變壓器的線圈匝數和線徑，那么如何怎么計算呢，本文就來為大家介紹如何進行高頻變壓器的線圈匝數和線徑的計算。

        高頻變壓器線徑計算

        高頻變壓器線徑的確定根據公式D=1.13（I/J）^1/2可以計算出來，J是電流密度，不同的取值計算出的線徑不同。由于高頻電流在導體中會有趨膚效應，所以在確         定線經時還要計算不同頻率時導體的穿透深度。

        穿透深度公式：d=66.1/（f）^1/2

        如果計算出的線徑D大于兩倍的穿透深度，就需要采用多股線或利茲線。

        例如：1A電流，頻率100K.假設電流密度取4A/mm^2

        D=1.13*（1/4）^1/2=0.565mm Sc=0.25mm^

        d=66.1/（f）^1/2=66.1/（100000）^1/2=0.209mm

        2d=0.418mm

        采用0.4mm的線，單根0.4的截面積Sc=0.1256mm^2。2根0.4的截面積Sc=0.1256*2=0.2512mm^2

        可以看出采用2*0.4的方案可以滿足計算的要求。

        高頻變壓器匝數計算

        一．電磁學計算公式推導：
 

        1．磁通量與磁通密度相關公式：

        Ф = B * S ⑴

        B = H * μ ⑵

        H = I*N / l ⑶
 

        2．電感中反感應電動勢與電流以及磁通之間相關關系式：

        EL =⊿Ф / ⊿t * N ⑷

        EL = ⊿i / ⊿t * L ⑸

        由上面兩個公式可以推出下面的公式：⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 變形可得：N = ⊿i * L/⊿Ф

        再由Ф = B * S 可得下式:N = ⊿i * L / ( B * S ) ⑹

        且由⑸式直接變形可得：⊿i = EL * ⊿t / L ⑺

        聯合⑴⑵⑶⑷同時可以推出如下算式:L =(μ* S )/ l * N2 ⑻

        這說明在磁芯一定的情況下電感量與匝數的平方成正比(影響電感量的因素)
 

        3．電感中能量與電流的關系：
        QL = 1/2 * I2 * L ⑼
 

        4．根據能量守恒定律及影響電感量的因素和聯合⑺⑻⑼式可以得出初次級匝數比與占空比的關系式：

        N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D)) ⑽
 

        二．根據上面公式計算變壓器參數：
 

        1． 高頻變壓器輸入輸出要求：

        輸入直流電壓：200--- 340 V

        輸出直流電壓：23.5V

        輸出電流：2.5A * 2

        輸出總功率：117.5W
 

        2． 確定初次級匝數比

        次級整流管選用VRRM =100V正向電流(10A)的肖特基二極管兩個，若初次級匝數比大則功率所承受的反壓高匝數比小則功率 管反低,這樣就有下式：

        N1/N2 = VIN(max) / (VRRM * k / 2) ⑾ 這里安全系數取0.9

        由此可得匝數比N1/N2 = 340/(100*0.9/2) ≌ 7.6
 

        3． 計算功率場效應管的最高反峰電壓:

        Vmax = Vin(max) + (Vo+Vd)/ N2/ N1 ⑿

        Vmax = 340+(23.5+0.89)/(1/7.6)

        由此可計算功率管承受的最大電壓: Vmax ≌ 525.36(V)
 

        4． 計算PWM占空比

        由⑽式變形可得：

        D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)

        D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/Vin(min)+N1/N2*(Vo+Vd) ⒀

        D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)

        由些可計算得到占空比D≌ 0.481
 

        5． 算變壓器初級電感量：

        為計算方便假定變壓器初級電流為鋸齒波，也就是電流變化量等于電流的峰值,也就是理想的認為輸出管在導通期間儲存的能量在截止期間全部消耗完。那么計算初級電感量就可以只以PWM的一個周期來分析，這時可由⑼式可以有如下推導過程：

       （P/η）/ f = 1/2 * I2 * L ⒁

       （P/η）/ f = 1/2 * (EL * ⊿t / L)2 * L ⒂

        ⊿t = D / f (D ----- PWM占空比)

       將此算式代入⒂式變形可得：

        L = E2 * D2 *η/ ( 2 * f * P ) ⒃

        這里取效率為85%， PWM開關頻率為60KHz.

        在輸入電壓最小的電感量為：

        L=2002* 0.4812 * 0.85 / 2 * 60000 * 117.5

        計算初級電感量為: L1 ≌ 558(uH)

        計算初級峰值電流：由⑺式可得：

        ⊿i = EL * ⊿t / L = 200 * (0.481/60000 )/ (558*10-6)

        計算初級電流的峰值為: Ipp ≌ 2.87(A)

        初級平均電流為：I1 = Ipp/2/(1/D) = 0.690235(A)
 

        6． 計算初級線圈和次級線圈的匝數：

        磁芯選擇為EE-42(截面積1.76mm2)磁通密度為防治飽和取值為2500高斯也即0.25特斯拉, 這樣由⑹式可得

        初級電感的匝數為: N1= ⊿i * L / ( B * S ) = 2.87 * (0.558*10-3)/0.25*(1.76*10-4)

        計算初級電感匝數: N1 ≌ 36 (匝)

        同時可計算次級匝數：N2 ≌ 5 (匝)
 

        7． 計算次級線圈的峰值電流：

        根據能量守恒定律當初級電感在功率管導通時儲存的能量在截止時在次級線圈上全部釋放可以有下式：

        由⑻⑼式可以得到：

        Ipp2=N1/N2* Ipp ⒄

        Ipp2 = 7.6*2.87

        由此可計算次級峰值電流為：Ipp2 = 21.812(A)

        次級平均值電流為I2=Ipp2/2/(1/(1-D))= 5.7(A)
 

        8.計算激勵繞組(也叫輔助繞組)的匝數：

        因為次級輸出電壓為23.5V，激勵繞組電壓取12V，所以為次級電壓的一半 由此可計算激勵繞組匝數為: N3 ≌ N2 / 2 ≌ 3 (匝)，激勵繞組的電流取: I3 = 0.1(A)

 

        以上就是小編為大家介紹的高頻變壓器線圈匝數和線徑的計算方法步驟，希望能夠幫到大家