Page 92 - 《应用声学》2024年第6期
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                                                                                                     P
                                   GND1                                                 QT1  D
                                                                          RT5                       DT3
                                                                                        G
                                        VDD1                     VDD2
                                 RT3                                                         S
                                                UT1                         RT7
                                                                                       DT1
                                              1  VDD1  VDD2  8
                          TIP  RT1            2             7    CT2  CT3  GND
                    TIP                         VI A  VO A
                    TIN  TIN          CT1     3  VI B  VO B  6
                              RT2             4  GND1 GND2  5                          DT2
                                                                            RT8
                                                                                             S
                                 RT4                                     RT6
                                        GND1                     GND2                   G
                                                                                                   DT4
                                                                                        QT2
                                                                                            D
                                   GND1                                                              N
                                                图 3  高集成度开关电路原理图
                                    Fig. 3 Schematic diagram of highly integrated switch circuit
             1.3.2 微型变压器设计                                     截面积A wire :
                 联合 K g 法和脉冲变压器设计技术,提出一种                                          (     √   ) 2
                                                                                π         I e
                                                       [22] ,            A wire =   1.13
             微型变压器设计方法。具体基于 K g 法计算 A p
                                                                                4         J
             见公式 (4),结合变压器工作频率、视在功率等参数
                                                                           (
                                                                                √                 ) 2
             确定磁芯型号。                                                  =  π  1.13  I e K f K u B AC fA p  ,  (6)
                                  (            ) 0.8                     4            P t × 10 4
                A p = K p K g 0.8  = K p  1.35P t
                                    2K e × 100α                其中,K u 为窗口利用系数,对于绕线式变压器可取
                                                   0.8            [22]
                   (                              )
                                1.35P t                        0.4   。最大有效电流I e :
              = K p           2 2  2     −4           , (4)
                     2 · 0.145K f B   · 10  · 100α                                        √
                              f    AC                                                V s
                                                                            I e = m        τ max ,        (7)
             其中,K p 为常系数,选择罐形磁芯时 K p 取8.9;α 为                                      R L_min
             电压调整率,用百分数表示,高频变压器初选时可取                           其中,m为系数,初级绕组对应m = 1.05n,n为匝数
             0.5%,K f 为波形系数,方波对应取值为 4.0            [22] ;f 为   比,次级绕组对应 m = 1;V s 为变压器输出电压,单
             变压器工作频率,单位为 Hz;B AC 为交流磁通密度,                      位为 V;R L_min 为最小负载电阻,单位为 Ω;τ max 为
                                                               每秒发射脉冲信号的总时长,单位为s。
             单位为 T;P t 为变压器输入功率 P in 与输出功率 P o
             之和,称为变压器视在功率,单位为W。                                    通过上述微型变压器的设计,与采用传统变压
                 根据 A p 计算公式,分析工作频段内不同视在                       器设计方法相比,单个变压器体积减小了38.1%。
             功率条件下的A p 曲线,如图4所示。分析得出,随频
                                                                    0.30
             率增加和视在功率减小,所需A p 变小。本文变压器                                                          P t / W
                                                                                                P t/ W
             设计 P t 为 429 W,工作频率 190∼210 kHz,根据理                    0.25                        P t / W
                                                                                                P t/ W
             论计算并考虑变压器工作频率,选用的 A p 应不低                                                          P t/ W
                                                                    0.20                        P t / W
             于0.087 cm 。                                                                        f/ kHz
                       4
                 根据绕组所需电感L得出对应绕组的匝数N:                             A p /cm 4  0.15
                                √                                                       (190,0.087)
                                  Ll e × 10 9                       0.10
                           N =             ,            (5)
                                  0.4πµ e A e
                                                                    0.05
             其中,L 单位为 H;l e 为磁芯有效磁路长度,单位为
             mm;µ e 为磁芯有效磁导率;A e 为磁芯有效截面积,                            0
                                                                      100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
             单位为mm 。                                                                   f/kHz
                       2
                 基于脉冲变压器设计技术计算变压器线径                    [24] ,             图 4  不同 P t 条件下的 A p 曲线
             根据最大有效电流 I e 和电流密度 J 得到导线总横                            Fig. 4 A p curve under different P t conditions
   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97