常见器件损耗计算文档格式.docx

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PFC电路

PFC电感器

以铜损为主，磁损为副，

磁芯磁导率/工作状态表现为增量磁导率，即在一定偏置磁场下叠加一振幅较小交变磁场；

磁芯损耗只能近似采用标准功耗测试一定频率和工作磁密下正弦波损耗进行计算；

---常温24℃下直流电阻值R0Max，磁芯体积Ve、电感量L

--常温24℃下直流电阻值R0、输入有效电流值IRMS、

最大电流峰值：

低压输入时峰值处纹波电流

、工作频率f

铜损计算：

附：

若考虑趋肤效应影响，按下式进行趋肤效应下电阻计算

（圆铜线按直径，铜皮或扁平线按厚度）：

d线径（inch）f工作频率（Hz）T工作温度（℃）

磁损计算：

工作时工作磁密最大值：

L是工作状态时电感量，

磁芯100℃下损耗公式，也可通过查磁芯损耗图获得相同信息（损耗公式来自于此）：

铁氧体类PC40相当材：

PFe磁芯单位损耗mW/cm3dB工作磁密kGf工作频率kHz

工作频率

a

c

d

f<

100kHz

0.074

1.43

2.85

100kHz=<

500kHz

0.036

1.64

2.68

f>

=500kHz

0.014

1.84

2.28

铁氧体类PC44相当材：

0.158

1.36

2.86

0.0434

1.63

2.62

7.36*10-7

3.47

2.54

每升高10℃，损耗近似增加40%；

粉芯材料相当材：

粉芯材料由于均匀气隙分布，我们认为损耗值及温度无关；

FeSiAl粉芯材料损耗公式--损耗及磁导率无关：

FeSi粉芯材料损耗公式--损耗及磁导率无关：

MMG

CSC

DongBu

P=5.92e-06*B1.5085*f0.7701

P=1.78*B2.05*f1.535

P=2.751*B2.196*f1.352

P=powerlossdensity（mw/cm3）

F/f=frequency（Hertz）

B=fluxdensity（gauss）

参考损耗曲线图—推导损耗公式：

查磁芯手册中对应磁芯体积Ve，计算功耗

Pcore磁芯损耗mWPFe磁芯单位损耗mW/cm3Ve磁芯体积mm3

总损耗PTotal为

DC~DC电路

谐振电感器

以磁损为主，铜损为副，不考虑邻近效应

磁芯磁导率/工作状态表现为振幅磁导率，即交变磁场单向或双向振幅大磁导率；

（最高）工作频率f

L是工作状态时电感量，由于谐振电感器电感量要求基本不变化，及来料承认书要求一致；

di取电感器输入有效电流值IRMS；

dB是双向工作状态，故工作时磁密取值为2Bm，所以以下磁芯损耗取值为Bm

MMP–26材粉芯材质：

MMP–60材粉芯材质：

主变压器

以磁损为主，铜损为副，考虑邻近效应

由于方波损耗要比正弦波损耗低10%，故损耗可降低10%；

---常温24℃下原副边直流电阻值R0Max，磁芯体积Ve

--常温24℃下原副边直流电阻值R0、占空比Dmax、（最高）工作频率f

邻近效应系数：

为了简化计算，我们通过以下绕制方式进行系数增加损耗，条件为

1.d/T=<

1（d/T是导体直径及趋肤深度之比，d：

导体直径（mm）T：

趋肤深度（mm））

2.原边一次绕制完成层数<

2层

3.副边一次绕制层数<

3层

绕制结构

铜损总功耗乘积

原~副~原~副/副~原~副~原

2Ppri+1.5Psec

原~副~原/副~原~副

2Ppri+3Psec

原~副/副~原

3Ppri+3Psec

总铜损为原副边铜损之和，若考虑邻近效应，按上式进行计算：

通过法拉第定律，推导工作磁密

双向磁化时工作磁密为

，移向全桥时，

单向磁化时工作磁密为

磁芯损耗mWPFe磁芯单位损耗mW/cm3，Ve磁芯体积mm3

邻近效应分析

对计算圆形截面导体中，由邻近效应引起损耗为：

Pp：

邻近效应损耗；

w：

磁场角速度；

B：

磁感应强度；

l：

导体长度；

d：

导体直径；

Gr：

邻近效应因子；

PC：

导体电阻率；

邻近效应因子Gr是无量纲因子，它变化规律仅适合于圆形截面积导体。

趋肤深厚：

f：

频率（Hz）；

T：

趋肤深度（mm）；

当d/T<

=1时（线材直径及趋肤深度之比），Gr→1；

要求：

变压器设计时考虑将d/T接近于1；

当d/T增加到4以上时，Gr近似用下式表示：

实际上更多使用损耗角正切形式，对于及邻近效应相应损耗角正切tan&

，是人们更为关心参数。

为简单起见，假设绕组只有一个线圈，其中填有铁氧体磁芯，设绕组空间磁感应强度及绕组安匝

数成正比，即

B2=kN2I2；

B2：

B2在绕组空间平均值；

k：

常数；

将邻近效应引起损耗公式用电阻形式表示，则得到

Rp：

由邻近效应引起损耗电阻，它及绕组相串联；

因为绕组电感量L=u0ueN2/c1，由上述公式得出下列损耗角正切公式为：

当工作频率较低时，当d/T小于或等于1时，Gr→1；

此时tan&

及Gr无关，及频率成正比；

当d/T

增加到3.5时，tan&

达到最大值。

频率更高时，Gr正比于f－3/2；

所以tan&

正比于即随f－3/2增加而下降。

减小导体直径虽然可以有效地降低邻近效应，但及此同时，导体直流电阻R将迅速增加。

为

此克服邻近效应有效措施是选用线径较细多股线来代替单线。

制作绕组时每根导线按螺旋状路径

及邻近导线绕在一起（说明：

当两根导线相缠绕时，当正弦变化磁感应强度Bsinwt垂直穿过该组两

根导线体时，它们产生感应电动势相互抵消，若多股线相互捻扭程度足够大，则可以使感应电动势基本上抵消）。

作为减弱趋肤效应及邻近效应引起损耗，许多线材制作商推出了绞合线。

作为线材选择，可通

过以下步骤实现对线材选取：

1）实际通入导线工作频率及最高工作温度决定最大允许趋肤深度；

2）选取不超过最大允许趋肤深度1.5倍宽度作为导线最大允许直径；

3）选取合符工作有效电流相对应电流密度和计算出其导线有效截面积；

4）由3）得出导线有效截面积，计算出A）中所得直径导线股数。

输出滤波器

（对称绕制，忽略邻近效应）

辅助电源

辅助电源变压器

由于变压器以单端反激变压器为主，小功率（100W以内），不考虑邻近效应；

单端反激，是表现单向磁化，此时工作磁密为