门极驱动变压器设计计算

一、 驱动电流的计算

计算门极所需电流——Ig

Ig = CV/t

C —— 开关管输入电容Ciss(F)

V —— 驱动电压(V)

t —— 导通时间(S)

例:驱动一个结电容为15nF的IGBT , 驱动电压为正负15V, 频率为100KHz, 占空比 为 0.5, 所需电流为多少?

Ig = ( 0.000000015* 30) / (1/100000*0.5)

= 0.09A =90mA

二、 确定磁芯材料以及工作磁通密度

磁通密度也叫磁感应强度, 用符号B 来表示。单位 T。

首先, 先查数据表得出饱和磁通密度——Bs , 以及剩余磁感应强度——Br 代入公式算出最大工作磁通密度——Bmax

Bmax = (1/3~1/2) Bs

根据驱动拓扑的不同, 工作磁通密度有以下两条公式

双象限工作 —— Bw = 2Bmax

单象限工作 —— Bw = Bmax — Br

例:一个T50-2磁芯, 双象限工作, 工作磁通取值为多少?

通过查datasheet得知, 饱和磁通密度Bs=0.5T

Bmax = 1/3 Bs ≈ 0.17T

Bw = 2Bmax = 0.34T

三、 磁芯尺寸的选择

Ap = AwAe = 2TonPo / BwKcKu j

Ap —— 磁芯尺寸(cm^4)

Aw —— 磁芯窗口面积(cm^2)

Ae —— 磁芯截面积(cm^2)

Ton —— 导通时间(S)

Po —— 输出功率 (W)

Kc —— 填充系数 Ku—— 窗口利用系数 KcKu一般取0.3

j —— 导线电流密度(A/cm^2)

j 取值过小,导线没能充分利用。取值过大,温升严重,铜损大。

j 一般取300~500A/cm^2。

四、 绕组匝数计算

原边绕组:

N1 = UT / BAe

副边绕组:

U1/U2 = N1/N2

例: 一个T50-2 磁芯, Bw 取0.34T,原边绕组驱动电压正负15V, 驱动频率500KHz, 最小不饱和匝数为多少?

T50-2 磁芯的的Ae为0.12cm^2

N = 30* (1 / 500000) / 0.34* 0.000012

= 14.7 turns 门极驱动变压器设计计算

门极驱动变压器设计计算

五、 导线截面积计算

计算原边电感——L

L = AL* N^2 AL —— 电感与匝数平方的比 (H / N^2)

计算励磁电流——Imag

Imag= 0.577Imag(pk)=0.577 UTD/L

计算驱动总电流——I

I = NwIg + Imag Nw —— 绕组数量

计算导线截面积——XSA

XSA = I / j

例: 一个驱动变压器,4个副边绕组,每个副边绕组所需电流为100mA, 原边励磁电流为50mA, 电流密度取400A/cm^2, 导线截面积至少为多少? XSA = 0.45 / 400

= 0.0011cm^2 = 0.11mm^2

一、 驱动电流的计算

计算门极所需电流——Ig

Ig = CV/t

C —— 开关管输入电容Ciss(F)

V —— 驱动电压(V)

t —— 导通时间(S)

例:驱动一个结电容为15nF的IGBT , 驱动电压为正负15V, 频率为100KHz, 占空比 为 0.5, 所需电流为多少?

Ig = ( 0.000000015* 30) / (1/100000*0.5)

= 0.09A =90mA

二、 确定磁芯材料以及工作磁通密度

磁通密度也叫磁感应强度, 用符号B 来表示。单位 T。

首先, 先查数据表得出饱和磁通密度——Bs , 以及剩余磁感应强度——Br 代入公式算出最大工作磁通密度——Bmax

Bmax = (1/3~1/2) Bs

根据驱动拓扑的不同, 工作磁通密度有以下两条公式

双象限工作 —— Bw = 2Bmax

单象限工作 —— Bw = Bmax — Br

例:一个T50-2磁芯, 双象限工作, 工作磁通取值为多少?

通过查datasheet得知, 饱和磁通密度Bs=0.5T

Bmax = 1/3 Bs ≈ 0.17T

Bw = 2Bmax = 0.34T

三、 磁芯尺寸的选择

Ap = AwAe = 2TonPo / BwKcKu j

Ap —— 磁芯尺寸(cm^4)

Aw —— 磁芯窗口面积(cm^2)

Ae —— 磁芯截面积(cm^2)

Ton —— 导通时间(S)

Po —— 输出功率 (W)

Kc —— 填充系数 Ku—— 窗口利用系数 KcKu一般取0.3

j —— 导线电流密度(A/cm^2)

j 取值过小,导线没能充分利用。取值过大,温升严重,铜损大。

j 一般取300~500A/cm^2。

四、 绕组匝数计算

原边绕组:

N1 = UT / BAe

副边绕组:

U1/U2 = N1/N2

例: 一个T50-2 磁芯, Bw 取0.34T,原边绕组驱动电压正负15V, 驱动频率500KHz, 最小不饱和匝数为多少?

T50-2 磁芯的的Ae为0.12cm^2

N = 30* (1 / 500000) / 0.34* 0.000012

= 14.7 turns 门极驱动变压器设计计算

门极驱动变压器设计计算

五、 导线截面积计算

计算原边电感——L

L = AL* N^2 AL —— 电感与匝数平方的比 (H / N^2)

计算励磁电流——Imag

Imag= 0.577Imag(pk)=0.577 UTD/L

计算驱动总电流——I

I = NwIg + Imag Nw —— 绕组数量

计算导线截面积——XSA

XSA = I / j

例: 一个驱动变压器,4个副边绕组,每个副边绕组所需电流为100mA, 原边励磁电流为50mA, 电流密度取400A/cm^2, 导线截面积至少为多少? XSA = 0.45 / 400

= 0.0011cm^2 = 0.11mm^2


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