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1、主变压器的功耗估算方法变压器的功耗由铜损和铁损组成，铜损比较容易估算出来，铁损包括磁滞损耗、涡流损耗 和残留损耗。磁滞损耗可表示为丿HBdB，涡流损耗可表示为(Pi*D*B*f)人2/6R(D为磁芯密 度，R为电阻率)。残留损耗由磁化延迟和磁矩共振等组成。前两项占主要。(一)、铜损的估算(变压器下面图表)；13.140.16X16mm 铜箔 3Ts N2A 17.180.16X16mm 铜箔 3Ts N2B11.121、变压器的铜损由初级绕组产生的铜损和次级绕组产生的铜损组成。根据电源的电性能已 选定变压器的磁芯是EER4242S，计算出Np/NsA/NsB=21Ts/3Ts/3Ts.初级采用
2、1根利磁线(直 径0.1的线100根绞在一起)，次级采用0.16厚16mm宽的铜箔绕制各3Ts.3利磁线1根21Ts N11原理图绝缘胶带绕制图2. 计算初级绕组的阻值。当线径小于2倍穿透深度时，可不考虑趋肤效应，忽略交流阻值，直接用直流电阻计算。穿透深度厶=66.1/V100K=0.21,用0.1的线制作，初次级层数都较少，邻近效应也暂忽略。查必恒公司骨架手册page249, EER42的绕线空间内圆直径是18.4mm,外圆直径是30mm, 取平均值24.2mm,半径是12.1mm.。也可用长、宽等尺寸估算周长。绕线平均周长 MLT=2*PI*R=2*3.14*12.1=76mm.1根利磁线
3、相当1根1.0的漆包线(0.1* V 100=1.0)，查1.0的线20度下阻值是209.5uR/cm.原边绕组的阻值 Rp= Np* (MLT*uR/cm)=21Ts*(76mm*209.5*10A-6)=0.0335R.原边绕组的有效值电流为：Irms= (Pi/2)*Io/n=3.14/2*20A/(21/3)=4.5A3. 原边绕组的铜损：Ppcu=IrmsA2*Rp=4.5AA2*0.0335R=0.678W.4. 计算次级绕组的阻值。Rs=n*p*L/S=6Ts*8.9R/m*76mm/(16mm*0.16mm)=0.0154R. (p 为铜的电阻率)5. 副边绕组的铜损：Pscu
4、=IrmsA2*Rs=(20A/2)* V 2 *Pi)/4) a2*0.0154R=1.23W.6. 所以总的铜损为： Pcu=0.678+1.23=1.9W.(二)、铁损的估算1、满载正常工作时主路T1的/B. Fr=l/(2*Pi V (L*C)=l/2*3.14*SQRT(35uH 45uH)*104nF)=90KHz100KHz。取 100k 计算。 E=(Vo*n)*D/Fr*Np*Ae=28.5V*(21Ts/3Ts)*(0.5/100KHz)/21*235mm2=0.225T0.5T(- 三象限双向励磁，LLC谐振Br很小设为0.01，磁芯温度100度单象限时Bs=B =0.1
5、0T。2、首先采用图表法。公司磁芯主要是PL-7和PC40的材料，查TDK PC40温度与磁芯损耗关系图表见下面。 在100KHz/200mT的图中100度时PC40的core loss约为420KW/mA3,对于工作于第一象限 的正激式电路可以直接这样算：查EER4242磁芯的体积Ve=17600mmA3, Wtfe=80g=0.08Kg 铁损 Pfe=Ve*(KW/ mA3)=17600mmA3*420KW/mA3= 7.392W 8W.但对于 LLC 谐振电路， 实际Bs只有0.T，资料中在100KHz只有200mT和300mT的曲线图，无法查到100mT的 图表。假设单极性时 KW/m
6、A3=100 (肯定远小于 420KW/mA3的一半)，贝V Pfe=2倍 *17600mmA3*100KW/mA3=3.5W (双极性励磁要剩 2)。Pcv TEMPERATURE DEPENDENCE CHARACTERISTICS (Typical)100020406080100120 WTemperature(C)0 o o o o o o o o o o ooooooooo 9 8 7 6 5 4 3 2 150-10Core lactorClmior10.533Effective magnetic path lengthmm97.0Effective cross-sectional
7、 areaAemm2182Effective core volumeVemm317600Cross-sectional center leg areaAcp179Minimum cross-sectional areaAcp min.172Cross-sectional wincing area of coreAcw275Weight (approx.)g80ParameterPart No.AL-value mH，N2)Core loss (W) at 100,:,C100kHz, 200mTCalojlated output power (forward converter mode)PC
8、40EE42f42f15-Z4700125% (1kHz; 0.5mA?7050 min. (100kHz, 200mT)8.0 max.419W 100kHzl* Oc：l: sO.35 2LJEW WGTsAL-value vs. Air gap length forPC40EE42/42/15 core (Typical)Nl limit vs. Al-value for PC40EE42/42/15 gapped core (Typical)Temperature rise vs. Total loss forEE4242/15 core (Typical) (Ambient temp
9、erature: 25 C)102 103AL-value(nH/N2)Note: Nl limit sfiows the point the exciting current is 20% and 40% away from its extended nesrparf.1ientar leg gap、0J(1Airgap length (mm)Measuring conditions * Coil: &0.35 2UEW 100Ts Frequency: 1kHz* Leve/: 0.5mANote: The temperature rise is measured in the room
10、whose temperature and humicfity are fixed to 25*C and 45(%)RH. respectiveiy. (approx. 40Q：300x30Qcm)3、采用AP法计算。采用AP法可以直接用公式Pfe=K*FsAm*BAn计算。其中K、m、n都是系数，主要与线径、绕组数、材质、工作频率、B值等有关。由于变压器厂家考虑到商业利益，一般地保密K、m、n值，很少直接同时给出曲线图和 表达式。通过查阅大量资料，可以取经验值，一般地m约1.2-2.8,常取1.5，n约2.2-3.0, 常取2.7。K值与材质和工作频率有关，一般在0.07-0.3, 100
11、KHz时，资料上常取0.15左右。现找到一份Ferroxcube公司的资料，有表达式，主讲是平面变压器，见附件的第4页。plandesi. pdfPCore =牛人旷ct尸内戸 =Cm . CT,mW/cm3ferritef(kHz)Cmxyctlct03C3020U007.13.1031.423.023.65.IO4& 65. IO24100-2007.13.1031.423.024.126.8 .1H3.83C9020-2003.2.1(T31.462.751.65.103.1.IO22.453C9420-200237. IO31.462.751.65.103.1.10-22.45200-
12、4002.1O-32.62.751.65.103.1.10-22.453F3100-3000.25. IO31.632.450.79.101.05.1021.26300-5002.1O-51.82.50.77.101.05.1021.28500-10003.6.1(T92.42.250.67.IO40.81. IO21.143F4500-100012.1CH1.752.90.95.101.1.io-21.151000-30001.1.io-112.82.40.34.100.01. io-20.67Dible 1： Fit parameteas to calcuLite the potuer l
13、oss densityAP法因为考虑的因素很多，我们只能估算。单位重量铁损：W/g =K*FsAm*/BAn=0.15*(100*1000)A1.5*(0.10)A2.7=0.15 *31622776*0.00758=36W/Kg Pfe= W/g 的 Pfe* Wtfe= 36W/Kg*80g=2.88W.4、功率估算法。假定变压器的效率为99% （因采用LLC谐振电路，效率较高，对于其它拓扑，可根据经 验假定），则P总=480/0.99-480=4.9W.已算出铜损1.9W,那么铁损为3W。（三）、总损耗P= Pcu+ Pfe=1.9W+2.9W=4.8W. 查右上图可以初步估计25 度下变压器的温升约65 度，折算 到 60度下温度约为100度。实测60度下变压器的温升在106度左右。
