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AHB不對稱半橋反激電路設計（三）PCB Layout注意事項

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如何確定平板變壓器最小磁芯----適用于平板變壓器的AP法

【Simon】 6天前 194 閱讀 4 贊 6 收藏 0 評論

開關電源傳統(tǒng)繞線式變壓器磁芯規(guī)格常常通過AP法來確認，其公式Ap=Aw*Ae中可知，其窗口面積Aw，是用于評估繞組空間利用率的參數(shù)Kw常常取0.2-0.3為常數(shù)獲得AP法。但平板變壓器采用??多層PCB板??替代傳統(tǒng)漆包線繞組，其“窗口”實為??PCB層間空間??，而非磁芯的物理窗口。所以需要重新?lián)Q算Aw值從而獲得磁芯規(guī)格。這里分享一種用于評估平板變壓器最小磁芯規(guī)格的方法。

/***Aw公式換算***/

平面變壓器結構如圖

圖中參數(shù)定義如下

a為窗口寬度
b為窗口高度
繞組間距為Wd
銅箔線寬為Wc
銅箔厚度為H
PCB板厚為Wt
銅箔與板邊距離d

設每層PCB實際高度為h,故h=Wt+H。由于PCB層與層之間具有一定的縫隙以及阻焊層高度，通常情況下h>Wt+H。又由于銅箔厚度H遠遠小于PCB板厚度，計算時可忽略不計，故得

$h=k_{h}\times w_{t}$

其中Kh為間隙系數(shù)，取值為1.1-1.3

PCB上銅線與板邊距可設置為繞組間距的1/2，及d=Wd/2。

每層PCB匝數(shù)n

故每層PCB所能布的繞制匝數(shù)n為

$n=\frac{a-2d+w_{d}}{w_{d}+w_{c}}=\frac{a}{w} -----（1）$

式中w=Wd+Wc

PCB板層數(shù)m

由公式

$m=\frac{b}{h}=\frac{b}{k_{h}\times w_{t}}-----（2）$

原副邊最大匝數(shù)

兩式聯(lián)立可得最大繞組數(shù)

$N_{p}=n_{p}\times m_{p}=\frac{a}{w_{p}}\times \frac{b_{p}}{k_{h}w_{t}}---（3）$

$N_{s}=n_{s}\times m_{s}=\frac{a}{w_{s}}\times \frac{b_{s}}{k_{h}w_{t}}---（4）$

已知變壓器匝數(shù)計算公式

$N_{p}=\frac{U_{p}}{K_{f}\times B\times A_{e} \times f_{sw}}---（5）$

$N_{s}=\frac{U_{s}}{K_{f}\times B\times A_{e} \times f_{sw}}---（6）$

公式中Kf為波形系數(shù)；B為工作磁通密度；Ae為有效截面積；fsw為工作頻率

由于窗口面積為a*b.將（3）和（4）代入公式得

$a\times b= a\times b_{p}+a\times b_{s}=k_{h}\cdot N_{p}\cdot w_{p}\cdot w_{t}+k_{h}\cdot N_{s}\cdot w_{s}\cdot w_{t}--(7)$

將原邊和副邊匝數(shù)用（5）（6）公式進行替換得

$a\cdot b=\frac{U_{p}}{K_{f}\cdot B \cdot A_{e} \cdot f_{sw}}\times k_{h} w_{p}w_{t}+\frac{U_{s}}{K_{f}\cdot B \cdot A_{e} \cdot f_{sw}}\times k_{h} w_{s}w_{t}-(8)$

通過電流密度確定線寬

設原邊電流有效值為Ip,副邊電流有效值為Is, 原副邊電流密度為J

$w_{p}=\frac{I_{p}}{JH}+w_{dp}-----(9)$

$w_{s}=\frac{I_{s}}{JH}+w_{ds}-----(10)$

Wdp和Wds為原副邊繞組間距

將（9）（10）公式代入（8）中得用于平板變壓器的Aw計算公式

$a\cdot b=\frac{ k_{h}w_{t}}{K_{f}\ B \ A_{e} f_{sw}JH} \cdot(U_{p}I_{p}+U_{s}I_{s})+\frac{ k_{h}w_{t}}{K_{f}B A_{e} f_{sw}}\cdot (U_{p}w_{dp}+U_{s}w_{ds})-(11)$

由繞組高壓擊穿公式

$w_{d}>\frac{U_{p}}{N_{p}}\times k_{s}-----(12)$

其中ks為常數(shù)，表示單位電壓所需的耐壓距離，一般ks取1um/V

/***適用于平板變壓器氣的AP值***/

設S為磁芯窗口面積與磁芯有限截面積之積

將（11）公式兩邊乘以Ae值獲得適用于平板變壓器的AP法公式，并將UI轉換成功率P

得

$S=\frac{k_{h}w_{t}(1+\eta)}{K_{f}Bf_{sw}JH\eta}\times P_{o}+\frac{k_{h}w_{t}}{K_{f}Bf_{sw}}(U_{p}w_{dp}+U_{s}w_{ds})$

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