[发明专利]一种由结构尺寸选择磁芯的方法

权利要求书

1.一种由结构尺寸选择磁芯的方法，其特征在于，磁芯选择方法为：首先根据各电路拓扑参数计算出所需的磁芯结构尺寸系数Kg，然后对应磁芯固有的结构尺寸系数Kg，选取相应规格的磁芯，其中，ρ:电阻率，在20℃时，铜为1.724*10^-6(Ω/cm²)、P₀:变压器的输出功率(W)、δ：电路拓扑的占空比、P_CU:变压器总铜线损耗(W)、η：变压器工作效率、Bm：变压器工作时的磁感应强度(T)、f：工作频率(Hz)；

所述磁芯结构尺寸系数Kg的推导步骤如下：

变压器的绕组包括：初级绕组和次级绕组两个绕组，其损耗的表达式为：

P_CU＝I_P²R_P+I_S²R_S(W)-----------------------------------(1)

式中，P_CU:变压器总铜线损耗(W)；I_P、I_S分别是通过初级绕组和次级绕组的电流(A)；R_P、R_S分别是初级绕组和次级绕组的电阻(Ω)；

绕组的电阻

式中，ρ:电阻率，在20℃时，铜为1.724*10^-6(Ω/cm²)；l₀:绕组平均匝长(cm)；L：绕组导线总长(m)；A_W:绕组导线截面积(cm)；N：绕组匝数；

由于，

式中，K:磁芯窗口占空系数(净利用率)；Wa:磁芯窗口面积(cm²)；

将式(3)代入至式(2)得：

当初级绕组和次级绕组各占一半窗口，计算初级绕组和次级绕组的铜损公式为：

变换式(5)两个参数位置，

变压器初级绕组和次级绕组安匝数相等的关系，以及电流有效值与峰值的关系：

式中，N_P、N_S：为初级绕组和次级绕组匝数；δ：电路拓扑的占空比

将式(7)代入式(6)得，

根据法拉第定律，磁芯的表达式为，

式中，E:电压(V)；t_on：导通时间(μs)；N：绕组匝数；Bm：磁感应强度(T)；f：频率(Hz)；

磁芯的结构尺寸Kg为(磁芯的固有参数)，

式中，Kg:磁芯的结构尺寸(cm⁵)；Ae：磁芯的截面积(cm²)；

将式(8)、式(9)代入式(10)化简得，

变压器的输出功率P₀可写成：

P₀＝EδI_Pη(W)-------------------------------------(12)

式中，η为变压器的工作效率；

将式(12)代入式(11)最终得出磁芯的结构尺寸与电路各参数的关系式为：