電抗器的設(shè)計(jì)

第一步，選擇材料

從圖中可以清楚地看到，在輸出二極管D1、D2正向?qū)щ娖陂g，電抗器磁心設(shè)置為飽和工作，為了在下一個(gè)導(dǎo)通周期的前沿提供相同的延時(shí)，在關(guān)斷期間內(nèi)磁心必須重新復(fù)位。當(dāng)D、D2不導(dǎo)通時(shí)，續(xù)流二極管D、D就導(dǎo)通。如果選用了低剩磁矩形磁滯回線材料，那么磁心通常能自動(dòng)復(fù)位，另外D1、D2的恢復(fù)電荷也較多，它足以實(shí)現(xiàn)磁心的復(fù)位。在一些應(yīng)用中，需要有復(fù)位電阻R1、R2提供復(fù)位通路。

很多小的矩形磁滯回線的環(huán)狀鐵氧體磁心就能滿足這個(gè)要求，在此例中采用了環(huán)形的TDKH5B2材料。

第二步，計(jì)算正確延時(shí)時(shí)間

在飽和之前，環(huán)形繞組只通過磁化電流，可以認(rèn)為處于關(guān)斷狀態(tài)。磁心在二極管正向偏置導(dǎo)通時(shí)達(dá)到飽和所花時(shí)間由施加的電壓、繞組匝數(shù)、額定磁通密度大小以及磁心的面積來決定。可以用下面的公式來描述：

式中，td=所需的延時(shí)時(shí)間；

Np=匝數(shù)；

△B=磁通密度從Br到Bsat的變化，T；

Br=在H=0時(shí)的剩余磁通密度;

Bsat=飽和時(shí)的磁通密度，T；

Ae=磁心有效面積，mm2;

Vs=副邊電壓，V。

在本例中，在開始導(dǎo)通時(shí)加到磁心的次極電壓Vs可以由占空比與輸出電壓來計(jì)算公式如下：

式中，Vout=所要求的輸出電壓，V；

ton=導(dǎo)通時(shí)間，μs；

toff=關(guān)斷時(shí)間，μs。

在這個(gè)例子中，

其中，這里有匝數(shù)和磁心面積兩個(gè)變量可用于電壓的最后調(diào)整。為了方便起見，這里假設(shè)采用原邊繞組匝數(shù)為1，即從變壓器來的輸出導(dǎo)線只是簡單地通過環(huán)形繞組?，F(xiàn)在，這里就只剩下一個(gè)變量，即磁心面積。而所需要的磁心截面積可以由下式來計(jì)算：

顯然這是一個(gè)相對(duì)較大的磁心。從經(jīng)濟(jì)上來講，小電流應(yīng)用中原邊會(huì)使用多匝繞組。例如原邊繞組采用5匝，用1／5原先面積的磁心就可得到與上述相同的延時(shí)，這時(shí)該面積Ae=11.4mm2，一般用TDKT7-14-3.5及相似環(huán)形繞組是合適的。

一般來說是有必要在整流二極管D1、D2的兩端分別并聯(lián)一個(gè)電阻R1、R2的，以使得在關(guān)斷期間磁心能夠充分地復(fù)位，但是，在非導(dǎo)通（即加反向電壓）期間，也許DD2的漏電流與恢復(fù)電荷不能足夠大以保證磁心充分復(fù)位。

注意：因?yàn)檩p載時(shí)輸出電壓會(huì)升高，這種電壓調(diào)整方法只適合于超過飽和電抗器磁化電流的負(fù)載的應(yīng)用中。在要求控制很小電流的地方，最好采用有多匝繞組的高導(dǎo)磁率的小磁心。因?yàn)殡姼信cN2成正比，而延時(shí)時(shí)間正比于N，這樣得到較小的磁化電流并控制較低的電流。

在這種方法中使用飽和電抗器具有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，它減少了整流二極管的反向恢復(fù)電流，這在高頻正激式和連續(xù)反激變換器的應(yīng)用中是一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)。

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