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·  輸出功率和磁芯尺寸的關(guān)系

要使變壓器輸出更大的功率,我們希望在電壓一定的情況下,圈數(shù)要盡可能的少、導(dǎo)線盡可能的粗.
這樣才有利于提供較大的電流,輸出更大的功率.前者需要較大的磁芯截面積,后者要求較大的磁芯窗口面積.因此要獲得較大的輸出功率磁芯尺寸必須夠大才行.
變壓器初級繞組的圈數(shù)可用下式來算:
     N = k *10^5 * U /(f *Ae* Bmax )
k 為[敏感詞]導(dǎo)通時間與周期之比,通常取k=0.4;
     U 是初級繞組輸入電壓(V),(近似等于直流輸入電壓);
     f 是變壓器的工作頻率(KHZ);
     Ae 是磁芯的截面積(cm2);
     Bmax 是允許的磁通密度[敏感詞]變化幅度(G).
   因此,在一定電壓下,增大截面積Ae、提高工作頻率f和選擇更大的峰值磁通密度Bmax,都有利于減少
圈數(shù),提高輸出功率.但是,磁芯的損耗(鐵損)是按Bmax的2.7次冪和f的1.7次冪呈指數(shù)增長的,Bmax還
受磁芯飽和的限制.因此,提高工作頻率f和選擇更大的峰值磁通密度Bmax都是有限度的.大多數(shù)適合做開
關(guān)電源的鐵氧體磁芯頻率通常限制在10-50KHZ以內(nèi),Bmax限制在2000G(高斯)以內(nèi),一般取Bmax=1600G較
為合適.因此,功率主要靠磁芯截面積Ae、其次靠工作頻率f控制.
   但必須明確的是,這種控制關(guān)系是間接的而不是直接的,Ae加大和f提高只是表示對同樣的電壓,允許
繞的圈數(shù)更少,只有實際把圈數(shù)減少了才能提高功率.如果在同樣材料的一個大磁芯和一個小磁芯上,用
一樣的導(dǎo)線繞同樣的圈數(shù),對同樣的輸入電壓輸出功率是基本相同的.同樣,如果一個做好的變壓器,僅
僅靠改變工作頻率,也是不會使輸出功率提高的.
   聯(lián)想到樓主張偉明的問題,因為變壓器已經(jīng)做好,所以我建議提高輸入電壓來提高功率;如果從變壓
器入手的話,可以嘗試把導(dǎo)線適當(dāng)加粗,同時把頻率提高一些,以允許圈數(shù)能有所減少,這樣就可加大輸
出功率.
   導(dǎo)線加粗受到磁芯窗口面積Ac限制.用截面積為Ad的導(dǎo)線繞N圈,占用的窗口面積為:
   Awc = N *Ad = k * 10^5 * U *Ad / (f *Ae* Bmax )
   設(shè),初級繞組窗口占用系數(shù)為Sn =Awc / Ac, Ad用電流I(有效值)和允許的電流密度J表示為
   Ad=I/J/100,(Ad-平方厘米,I-A有效值,J-A/平方毫米)
   則上式可寫成:Ac* Sn = k * U *I*10^3 / ( f *Ae* Bmax * J)
   或,U*I = Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3 / k
   因為輸入功率等于輸入電壓U與電流平均值k*Ip的乘積,而電流有效值I與峰值Ip的關(guān)系為
   Ip= 1.58*I,所以輸入功率Pi = 1.58*k*U*I = 1.58*Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3
   再乘上效率Ef就得到[敏感詞]輸出功率的表達(dá)式
   Po = 1.58 * Ef * Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3
   可見,功率除了和上面那些有利于圈數(shù)減少的因素成正比之外,還與允許導(dǎo)線加粗的Ac、Sn以及電流
密度J成正比.工程上一般取Ef = 0.8,Sn=0.4,Bmax=1600G,J=4A/平方毫米,再考慮到不同電路形式的
繞組結(jié)構(gòu)不同,故常用下式來估算磁芯的[敏感詞]輸出功率:Po = m * f * Ae * Ac
推挽電路m=3.2,單端正激電路m=1.6,半橋和全橋m=4.48
電視機(jī)行輸出變壓器常用的三種U型磁芯,U12、U16、U18的Ae與Ac乘積分別為6.12、14.9、30.4(平方厘米),如果頻率取f=20KHZ,采用推挽電路,則可算得這三種磁芯可提供的[敏感詞]輸出功率為:
   U12:Po = 3.2*20*6.12 = 548 W
   U16:Po = 3.2*20*14.9 = 954W
   U18:Po = 3.2*20*30.4 = 1945W
這種U型磁芯窗口面積很大適合高壓大功率的場合,但磁路較長,初、次級耦合度較差,漏感大.再次強(qiáng)調(diào),算出的[敏感詞]功率只是說明該磁芯的能力,大材小用可以,小材大用就不行了.
磁芯選定之后,[敏感詞]輸出功率和工作頻率有關(guān)
工程上可用下式估算:
       Po=1.6*f*Ae*Ac (W)
       f-工作頻率(KHZ)
       Ae-磁芯截面積(平方厘米)
       Ac-磁芯窗口面積(平方厘米)
       (對其他電路形式,式中系數(shù)1.6有所不同)
       對EI40,Ae=1.28,Ac=1.5,可算得
       當(dāng)f=20KHz時,Po=61W
       當(dāng)f=24KHz時,Po=74W
       當(dāng)f=48KHz時,Po=148W
       繞組的每伏匝數(shù),用下式計算:
       No = 15.6/(f*Ae) (匝/V)
       若f=24KHZ, No = 15.6/(24*1.28) = 0.51 匝/V
       如果初級電壓V1=240V,次級電壓V2=36V,則
       初級匝數(shù): N1 = No*V1=122 匝
       次級匝數(shù): N2 = No*V2=18 匝