為避免音頻噪聲,在輸入電壓范圍內,開關頻率應在20kHz以上。從以上分析可知,在最高輸入電壓峰值時,開關頻率最低。故假定在最高輸入電壓峰值的開關周期為50μs.由式(11)求得
由式(12)得到最低輸入電壓導通時間
根據式(8)得到
5. 選擇磁芯
因為導通時間隨輸入電壓平方成反比,因此應當在最低電壓下選擇磁芯尺寸,只要在最低輸入電壓峰值時避免飽和。
其中:N-電感線圈匝數;Ae-磁芯有效截面積;Bm《Bs(100)-最大磁通密度,為減少損耗,選擇飽和磁感應的70%。
整個窗口銅的截面積
將式(17)代入(16),整理得到
用AP法選擇磁芯尺寸。
6. 計算線圈匝數
7. 線圈導線截面積
例:電感器企業輸入220V±20%,輸出功率200W,采用臨界連續。假定效率為0.95.
解:輸入最大電流為
峰值電流為
設輸出電壓為410V,最高輸入電壓時最低頻率為20kHz。即周期為50μs,因此,導通時間為
如果采用磁粉芯,選用鐵硅鋁磁芯。LI2=1.48×3.382×10-3=16.9mJ,選擇77439。有效磁導率為60,其電感系數AL=135nH,電感1.48mH需要的匝數為匝 取N=105匝
77439的平均磁路長度l=10.74cm,磁場強度(Oe)為
由圖得到磁導電感器企業率為60,H=21Oe,磁導率下降到90%,為了在給定峰值電流時保持給定電感量,需增加匝數為N匝,選取111匝。
此時磁場強度H=111×21/105=22.2Oe,μ下降到0.88,此時電感量
滿足設計要求。最高電壓時開關頻率提高大約1%。應當注意到這里使用的是平均電流,實際峰值電流大一倍,最大磁場強度大一倍,從圖上得到磁導率下降到80%,磁場強度從零到最大,平均磁導率為(0.8+1)/2=0.9,接近0.88。
選取電流密度j=5A/mm2,導線尺寸為
選擇d=0.63mm,d’=0.70mm,截面積Acu=0.312mm2。
核算窗口利用系數。Aw=4.27cm2,則
77439鐵硅鋁粉芯外徑OD=47.6mm,內徑ID=23.3mm。考慮第一層
Nm1=(π(ID-0.5d’-0.05)/1.05d’)-1=96.9 實際96匝。
第二貼片電感器生產商層只要15匝。