很多文献及相关技术资料给出的磁性元件设计方法或公式往往直接忽略了某些设计变量的影响,作了假设简化后得出一套公式;或者并未交代清楚公式的应用条件,甚至有些文献所传达的信息本身就不正确。很多电源设计者并没有意识到这一点,直接套用设计手册中的公式,或把设计手册中某些话断章取义,尊为“设计纲领”,而没有进行透彻的分析和思考,以及实验的验证。其结果往往是设计出来的高频磁性元件不能满足应用场合的要求,影响了研发的进度和项目的按期完成。为了使电源设计者在设计过程中,避免犯同样的错误,为此,我们针对在学习和研发中遇到的一些概念性的问题进行了总结,希望能给大家提供一个借鉴。
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很多电源设计者,甚至在很多磁性元件设计参考书中都把“铁损=铜损”列为高频变压器优化设计的标准之一,其实不然。在高频变压器的设计中,铁损和铜损可以相差较大,有时两者差别甚至可以达到一个数量级之大,但这并不代表该高频变压器设计不好。
这种错误概念也是受工频变压器设计的影响。工频变压器往往因为绕组匝数较多,所占面积较大,因而从热稳定、热均匀角度出发,得出“铁损=铜损”这一经验设计规则。
但对于高频变压器,采用非常细的漆包线作为绕组,这一经验法则并不成立。在开关电源高频变压器设计中,确定优化设计有很多因素,而“铁损=铜损”其实是最少受关注的一个方面。
3)、漏感=1%的磁化电感
很多电源设计者在设计好磁性元件后,把相关的技术要求提交给变压器制作厂家时,往往要对漏感大小要求进行说明。在很多技术单上,标注着“漏感=1%的磁化电感”或“漏感<2%的磁化电感”等类似的技术要求。其实这种写法或设计标准很不专业。
电源设计者应当根据电路正常工作要求,对所能接受的漏感值作一个数值限制。在制作变压器的过程中,应在不使变压器的其它参数(如匝间电容等)变差的情况下尽可能地减小漏感值,而非给出漏感与磁化电感的比例关系作为技术要求。
因为漏感与磁化电感的关系随变压器有无气隙变化很大。无气隙时,漏感可能小于磁化电感的0.1%,而在有气隙时,即使变压器绕组耦合得很紧密,漏感与磁化电感的比例关系却可能达到10%。
因此,不要把漏感与磁化电感的比例关系作为变压器设计指标提供给磁性元件生产商。否则,这将表明你不理解漏感知识或并不真正关心实际的漏感值。正确的做法是规定清楚可以接受的漏感绝对数值,当然可以加上或减去一定的比例,这个比例的典型值为20%。
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