变压器输出功率和磁芯尺寸的关系

变压器输出功率和磁芯尺寸的关系变压器输出功率和磁芯尺寸的关系变压器输出功率和磁芯尺寸的关系要使变压器输出更大的功率，我们希望在电压一定的情况下，圈数要尽可能的少、导线尽可能的粗。　　这样才有利于提供较大的电流，输出更大的功率。前者需要较大的磁芯截面积，后者需要较大的磁芯窗口面积。因此要获得较大的输出功率磁芯尺寸必须够大才行。　　变压器初级绕组的圈数可用下式来算：　　N = k *10^5 * U /(f *Ae* Bmax ) 　　k 为最大导通时间与周期之比，通常取k=0.4；　　U 是初级绕组输入电压（V），（近似等于直流输入电...

变压器输出功率和磁芯尺寸的关系变压器输出功率和磁芯尺寸的关系要使变压器输出更大的功率，我们希望在电压一定的情况下，圈数要尽可能的少、导线尽可能的粗。　　这样才有利于提供较大的电流，输出更大的功率。前者需要较大的磁芯截面积，后者需要较大的磁芯窗口面积。因此要获得较大的输出功率磁芯尺寸必须够大才行。　　变压器初级绕组的圈数可用下式来算：　　N = k *10^5 * U /(f *Ae* Bmax ) 　　k 为最大导通时间与周期之比，通常取k=0.4；　　U 是初级绕组输入电压（V），（近似等于直流输入电压)；　　f 是变压器的工作频率（KHZ）；　　Ae 是磁芯的截面积（cm2）；　　Bmax 是允许的磁通密度最大变化幅度（G）　　因此，在一定电压下，增大截面积Ae、提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax，都有利于减少圈数，提高输出功率。但是，磁芯的损耗（铁损）是按Bmax的2.7次幂和f的1.7次幂呈指数增长的，Bmax还受磁芯饱和的限制。因此，提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax都是有限度的。大多数适合做开关电源的铁氧体磁芯频率通常限制在10-50KHZ以内，Bmax限制在2000G（高斯）以内，一般取Bmax=1600G较为合适。因此，功率主要靠磁芯截面积Ae、其次靠工作频率f控制。　　但必须明确的是，这种控制关系是间接的而不是直接的，Ae加大和f提高只是表示对同样的电压，允许绕的圈数更少，只有实际把圈数减少了才能提高功率。如果在同样材料的一个大磁芯和一个小磁芯上，用一样的导线绕同样的圈数，对同样的输入电压输出功率是基本相同的。同样，如果一个做好的变压器，仅仅靠改变工作频率，也是不会使输出功率提高的。　　联想到楼主张伟明的问题，因为变压器已经做好，所以我建议提高输入电压来提高功率；如果从变压器入手的话，可以尝试把导线适当加粗，同时把频率提高一些，以允许圈数能有所减少，这样就可加大输出功率。　　导线加粗受到磁芯窗口面积Ac限制。用截面积为Ad的导线绕N圈，占用的窗口面积为：　　Awc = N *Ad = k * 10^5 * U *Ad / (f *Ae* Bmax ) 　　设，初级绕组窗口占用系数为Sn =Awc / Ac， Ad用电流I（有效值）和允许的电流密度J表示为　　Ad=I/J/100，（Ad-平方厘米，I-A有效值，J-A/平方毫米）　　则上式可写成：Ac* Sn = k * U *I*10^3 / ( f *Ae* Bmax * J) 　　或，U*I = Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3 / k 　　因为输入功率等于输入电压U与电流平均值k*Ip的乘积，而电流有效值I与峰值Ip的关系为　　Ip= 1.58*I，所以输入功率Pi = 1.58*k*U*I = 1.58*Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3 　　再乘上效率Ef就得到最大输出功率的表达式　　Po = 1.58 * Ef * Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3 　　可见，功率除了和上面那些有利于圈数减少的因素成正比之外，还与允许导线加粗的Ac、Sn以及电流密度J成正比。工程上一般取Ef = 0.8，Sn=0.4，Bmax=1600G，J=4A/平方毫米，再考虑到不同电路形式的绕组结构不同，故常用下式来估算磁芯的最大输出功率：Po = m * f * Ae * Ac。　　推挽电路m=3.2，单端正激电路m=1.6，半桥和全桥m=4.48 　　电视机行输出变压器常用的三种U型磁芯，U12、U16、U18的Ae与Ac乘积分别为6.12、14.9、30.4（平方厘米），如果频率取f=20KHZ，采用推挽电路，则可算得这三种磁芯可提供的最大输出功率为：　　U12：Po = 3.2*20*6.12 = 548 W 　　U16：Po = 3.2*20*14.9 = 954W 　　U18：Po = 3.2*20*30.4 = 1945W 　　这种U型磁芯窗口面积很大适合高压大功率的场合，但磁路较长，初、次级耦合度较差，漏感大。再次强调,算出的最大功率只是说明该磁芯的能力，大材小用可以，小材大用就不行了。　　磁芯选定之后，最大输出功率和工作频率有关　　工程上可用下式估算：　　Po=1.6*f*Ae*Ac (W) 　　f-工作频率（KHZ）Ae-磁芯截面积（平方厘米）　　Ac-磁芯窗口面积（平方厘米）　　(对其他电路形式，式中系数1.6有所不同）　　对EI40，Ae=1.28，Ac=1.5，可算得　　当f=20KHz时，Po=61W 　　当f=24KHz时，Po=74W 　　当f=48KHz时，Po=148W 　　绕组的每伏匝数，用下式计算：　　No = 15.6/(f*Ae) (匝/V）　　若f=24KHZ, No = 15.6/(24*1.28) = 0.51 匝/V 　　如果初级电压V1=240V，次级电压V2=36V，则　　初级匝数： N1 = No*V1=122 匝

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