Calculation Basis · V03
计算口径与设计说明
本页说明工具里每一个数字是怎么来的：输入条件、磁芯与骨架取值、九步公式与代入、工程判据，以及这套一阶估算的适用边界。工具只做计算与呈现，口径以项目设计文件为准。
01设计输入
输入决定后面全部中间量。母线电压按 Vac×√2 估算，目标 ΔB 用于反推占空比与峰值电流变化。
| 参数 | 当前取值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 输入电压 Vac | 120 | Vac | 母线按 √2 倍估算，得到 Vin(dc) ≈ 169.7 V |
| 开关频率 f | 55 | kHz | V03 由原 65 kHz 下调至 55 kHz |
| 目标磁通摆幅 ΔB | 0.30 | T | 用于反推占空比 D 与 ΔI，需低于 Bsat@100℃ |
| 电感量 L | 1.10 | mH | 1–3 脚测试值，公差 ±5% |
| 漏感上限 Lk | 30 | µH MAX | 其余脚短接测试，三明治结构用于压低该值 |
| 初级电流密度 Jp | 5 | A/mm² | 用于线径选择与铜损估算 |
| 次级电流密度 Js | 10 | A/mm² | 副边单匝少、散热条件相对好 |
电流密度是设计取值而非实测工况。铜损按 Σ(J·Acu)²·R 估算，等价于假定各绕组都跑满设计电流密度，与真实 RMS 电流有差异，只作量级参考。
02磁芯与骨架
磁芯与骨架尺寸取自供应商图纸；几何量用于窗口校核，磁参数用于气隙与磁导率反推。
| 项目 | 取值 | 单位 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 磁芯型号 | EE1610 / PC44 | — | 磁芯与骨架基准 |
| 截面积 Ae | 40.36 | mm² | 磁通、ΔB、气隙计算 |
| 磁路长度 Le | 36.05 | mm | 有效磁导率与气隙计算 |
| 初始磁导率 μi | 2400 | — | 气隙公式中扣除磁芯本体磁阻 |
| 饱和磁密 Bsat@100℃ | 0.39 | T | ΔB 上限判据 |
| 绕线窗口（宽 × 高） | 10.25 × 5.50 | mm | 每层匝数与径向堆叠判据 |
| 胶带（宽 / 单圈厚） | 9.5 / 0.055 | mm | 层间绝缘占位 |
| 漆膜增厚 / TIW 增厚 | 0.04 / 0.15 | mm | 由裸线径推线外径 |
| 排线系数 k | 1.06 | — | 计入排线不整齐造成的额外占位 |
| 铜电阻率 ρ | 0.0224 | Ω·mm²/m | 按 100℃ 附近取值 |
磁芯外形（mm）：A = 16.2、B = 7.5、C = 9.8、D = 3.9、E ≥ 11.5、F = 5.4。骨架 PIN 跨距 P = 21.0 ± 0.1、总宽 24.0、PIN 间距 3.8 ± 0.1；3D 模型按这组尺寸重建。
03九步计算：公式与代入
顺序固定，每步只依赖前面的结果，便于单点核对与定位偏差。
1. Np = N1 + N4 = 34 + 43 = 77 T
电感测试脚 1–3，即 N4(2-1) 与 N1(3-2) 串联
电感测试脚 1–3，即 N4(2-1) 与 N1(3-2) 串联
2. n = Np / Ns = 77 / 35 = 2.200
辅助比 Na / Ns = 50 / 35 = 1.429
辅助比 Na / Ns = 50 / 35 = 1.429
3. AL = L / Np² = 1.100e-3 / 77² = 185.5 nH/T²
4. μe = L·Le / (μ0·Np²·Ae) = 131.9 （μ0 = 4π×10⁻⁷）
5. g ≈ μ0·Np²·Ae / L − Le / μi = 0.258 mm
忽略边缘效应与气隙扩散
忽略边缘效应与气隙扩散
6. Vin(dc) = Vac×√2 = 169.7 V
D = ΔB·Np·Ae·f / Vin(dc) = 30.2 %
ΔB = Vin·D / (Np·Ae·f) = 0.300 T
ΔI = ΔB·Np·Ae / L = 0.848 A
D = ΔB·Np·Ae·f / Vin(dc) = 30.2 %
ΔB = Vin·D / (Np·Ae·f) = 0.300 T
ΔI = ΔB·Np·Ae / L = 0.848 A
7. tpl = ⌊窗口宽 / (线外径 × 排线系数)⌋
N1：⌊10.25 / (0.270×1.06)⌋ = 35 匝/层，层数 = ⌈34/35⌉ = 1
N1：⌊10.25 / (0.270×1.06)⌋ = 35 匝/层，层数 = ⌈34/35⌉ = 1
8. 径向堆叠 = Σ(层数×线外径) + Σ(胶带圈数×单圈厚)
= 0.27 + 0.86 + 0.19 + 0.54 + 8×0.055/2 ≈ 2.30 mm
窗口径向占用 = 2.30 / 5.50 = 41.8 %
= 0.27 + 0.86 + 0.19 + 0.54 + 8×0.055/2 ≈ 2.30 mm
窗口径向占用 = 2.30 / 5.50 = 41.8 %
9. MLT(r) ≈ 2×(4.4+10.2) + 2πr (mm)
总长 4.92 m；ΣR = ρ·l/Acu = 3.545 Ω
Pcu = Σ(J·Acu)²·R = 0.221 W
总长 4.92 m；ΣR = ρ·l/Acu = 3.545 Ω
Pcu = Σ(J·Acu)²·R = 0.221 W
按上述代入得到当前 V03 的完整结果：Np 77 T / Ns 35 T、n 2.20、AL 185.5 nH/T²、μe 131.9、气隙 0.258 mm、D 30.2 %、ΔB 0.300 T、ΔI 0.848 A、储能 395.1 µJ、铜截面 6.238 mm²、线长 4.92 m、DCR 3.545 Ω。
04工程判据
工具每次重算都会自动跑这组判据，未通过项直接标黄或标红。
| 判据 | 通过条件 | 当前结果 |
|---|---|---|
| 结构 | 原边分段位于最内与最外，副边夹在中间 | 三明治夹绕 · 通过 |
| 窗口径向占用 | 堆叠 ≤ 窗口高 5.50 mm；> 80% 视为偏高 | 41.8 % · 通过 |
| 磁通摆幅 | ΔB ≤ Bsat@100℃ 0.39 T | 0.300 T · 通过 |
| 副边绝缘 | 使用 TIW-B 三层绝缘线，对应 P-S 2.5 kVac | N2 · TIW-B · 通过 |
| 层间胶带 | 每个绕组后 ≥ 2T | 4 组 × 2T = 8T · 通过 |
05绕制顺序
由内到外：N1 → N2 → N3 → N4，每个绕组后各包 2T 胶带（9.5 mm 宽）。
| 层序 | 绕组 | 角色 | 线规 | 线径 mm | 股数 | 进出线脚 | 圈数 T | 绕法 | 匝/层 | 层数 | 层厚 mm | 胶带 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | N1 | 原边内段 | 2UEW | 0.23 | 1 | 3 → 2 | 34 | 密绕 | 35 | 1 | 0.27 | 2T |
| 2 | N2 | 副边 | TIW-B | 0.28 | 1 | 6 → 7 | 35 | 密绕 | 22 | 2 | 0.86 | 2T |
| 3 | N3 | 辅助绕组 | 2UEW | 0.15 | 1 | 4 → 5 | 50 | 均绕 | 50 | 1 | 0.19 | 2T |
| 4 | N4 | 原边外段 | 2UEW | 0.23 | 1 | 2 → 1 | 43 | 密绕 | 35 | 2 | 0.54 | 2T |
原边 N1(3-2) 与 N4(2-1) 在 PIN2 串联，分列最内与最外夹住副边，属三明治夹绕；43T 使 Np = 77T / Ns = 35T，匝比 2.2。层序、圈数、线径可在工具内直接改，表格与三视图同步重算。
06材料规格
磁芯
EE1610 / PC44
骨架
EE1610 安规 / 胶木
漆包线
2UEW ≥130℃
三层绝缘线
TIW-B
绝缘系统
Class B
胶带
130℃ 聚酯薄膜
μi / Bs
2400±25% · 510/390 mT
Tc / Pcv
≥215℃ · 340 mW/cm³
磁材：μi 2400 ± 25%、Bs 510 mT @25℃ / 390 mT @100℃、Tc ≥ 215℃、Pcv 340 mW/cm³ @100℃ / 100 kHz / 200 mT。
07电气测试
- 电感 L：10 kHz / 1.0 V，1–3 脚，±5%。
- 漏感 Lk：10 kHz / 1.0 V，其余脚短接，MAX 30 µH。
- 耐压：60 s / 0.5 mA；P-S 2.5 kVac；P-CORE、S-CORE 与所有层间 1.5 kVac，无击穿飞弧。
- 美规 PRI-SEC：120 / 277 / 347 V 分别对应 2500 / 3750 / 4200 Vac。
08工艺要求
- PIN2 成品剪去 2/3，不超过挡板高度。
- 印字含料号与绝缘系统号。
- 真空浸漆。
- 骨架、线圈、胶带、套管、凡立水需 130℃ 绝缘系统认证。
- 每绕组均匀平整绕满每层。
- 中柱磨气隙达感量。
- 出线交叉加套管。
- 工艺细节与可靠性由供应商负责。
09适用边界
这套计算是一阶工程估算，用于设计核对与打样前预判，替代不了设计评审与实测。具体边界如下：
| 环节 | 简化/假设 | 影响方向 |
|---|---|---|
| 母线电压 | 按 Vac×√2 估算，未计压降与纹波 | 实际 D 略大或略小 |
| 气隙 | 忽略边缘效应与气隙扩散 | 实际感量常高于计算值，需实测修正 |
| 平均匝长 | MLT ≈ 2×(4.4+10.2) + 2πr，按层中心半径递增 | DCR 为估算值 |
| 铜损 | 按 J·Acu 而非实测 RMS 电流 | 不等于真实工况损耗 |
| 窗口校核 | 只算径向堆叠，未逐层排布导线 | 排线不整齐需留余量 |
| 3D 模型 | 按 EE1610 尺寸重建的等比例示意；层厚放大 1.2×、气隙放大显示；匝线纹理按圈数示意 | 非供应商 3D 原档，不代表逐匝位置 |
3D 视图用于理解层叠关系与半剖结构，不作为开模或装配依据；气隙、层厚在图中被放大以便观察，不能按图量取尺寸。
口径清楚了，回工具里改一版
把圈数、线径、层序按你的方案调整，右侧结果与三张图会同步重算；需要评审时导出绕制表 CSV 或打印 PDF。