反激式开关电源设计的思考六-变压器设计实例
反激式开关电源变压器设计原理
反激式开关电源变压器设计原理首先是变比选择。
变压器的变比决定了输入电压和输出电压的比值。
通常情况下，开关电源需要将输入交流电压转换为稳定的直流电压，因此输出电压需要较低。
在选择变比时，考虑到电路的复杂性和功率转换效率，一般选择较大的输入电压和较小的输出电压。
变比的选择也需要考虑到负载的要求和功率转换效率的平衡。
其次是磁芯材料。
变压器的磁芯材料直接影响到电路的性能和效率。
一般情况下，磁芯材料需要具备较高的矫顽力和饱和磁场强度，以实现高效率的电力转换。
常用的磁芯材料有硅钢片、铁氧体和钕铁硼等。
在选择磁芯材料时需要综合考虑材料的价格、性能和可用性。
最后是工作频率。
反激式开关电源变压器工作在高频率下，一般在10kHz至1MHz之间。
高频率的工作可以减小变压器的体积和重量，提高电路的效率和响应速度。
但是，高频率也会增加电路的开关损耗和EMI（电磁干扰）噪声。
因此，在设计反激式开关电源变压器时需要对工作频率的选择进行充分的考虑。
此外，还需要注意的是反激式开关电源变压器的绝缘和散热问题。
由于反激式开关电源工作在高压和高频下，变压器绝缘需要特别注意以防止电路失效和安全事故发生。
同时，由于电路的功率转换过程中会产生大量的热量，因此需要设计合适的散热系统来保证电路的正常运行。
总结起来，反激式开关电源变压器的设计原理包括变比选择、磁芯材料和工作频率的选择。
设计人员需要根据具体的应用需求，综合考虑功率转换效率、体积和重量等因素，选择合适的设计方案。
同时，还需要注意绝缘和散热问题，以保证电路的安全和可靠运行。
反激变压器设计实例
AC输入:85-265V输出功率:10瓦 n=0.85查磁芯规格F=60KHZ时宽电压10W选EE19合适, 查得Ae=0.22平方厘米 Bm=0.22T例1:设Dmax=0.5 f=60kDCinmin=85v*1.414-20v=100vIpk=(2*Po)/DCinmin*Dmax=(2*10)/100*0.5=0.4ALP =(DCinmin*Dmax*Ts)/Ipk=[100*0.5*(1/60000)]/0.4=0.00208H=2.08mHNP =(LP*Ipk)/(Ae*Bm)=0.00208*0.4/0.22*0.22=172T例2:Pin=Po/n =10/0.85=11.76WTs=1/60000=16.7uston=Dmax*Ts=0.5*16.7=8.33Np=(DCinmin*ton)/Ae*Bm=100*8.33/0.22*0.22=172TIs=Pin/DCinmin=11.76/100=0.12AIave=(Is*Ts)/ton=0.12*16.7/8.33=0.24AImin=Iave/2=0.24/2=0.12AIpk=3*Imin=0.12*3=0.36ALP=(DCinmin*ton)/Ipk=100*0.00000833/0.36=0.0023H=2.3mH例3:Vf反射电压VmosMOS管耐压设600V留150V裕量DCinmax=ACinmax*1.414-20=265*1.414-20=355VVf=Vmos-DCinmax-150v=600-355-150=95VDCinmin*Dmax=Vf*(1-Dmax)100*Dmax=95*(1-Dmax)Dmax=0.491/2*(Imin+Ipk)*Dmax*DCinmin=(Po/n)Ipk=3*Imin1/2*(Ipk/3+Ipk)*0.49*100=10/0.85Ipk=0.36ALp=(Dmax*DCinmin)/(f*Ipk)=(0.49*100)/(600000*0.36)=0.0023H=2.2mHNP=(LP*Ipk*10000)/(Bm*Ae)=(0.0023mH*0.36A*10000)/0.22*0.22=171T完成! 回复1帖2帖 xcj-wj 营长4262005-06-12 21:48 路过,支持一下! 回复2帖3帖 philips 旅长22192005-06-13 08:37欢迎指正! 回复3帖4帖 philips 旅长 22192005-06-13 08:39第三例的f 输错了!应该是60000.但结果没错!AC 输入:85-265V输出功率:110瓦 n=0.83F=60KHZ例1:设Dmax=0.5 f=60kDCinmin=85v*1.414-20v=100vIpk=(2*Po)/DCinmin*Dmax=(2*110)/100*0.5=4.4A例2:Pin=Po/n =110/0.83=133WTs=1/60000=16.7uston=Dmax*Ts=0.5*16.7=8.33Is=Pin/DCinmin=133/100=1.33AIave=(Is*Ts)/ton=1.33*16.7/8.33=2.66AImin=Iave/2=2.66/2=1.33AIpk=3*Imin=1.33*3=3.99A为什么我算的出来的峰值电流差别那么大,是不是功率越大,误差越大?我看你的10W 误差是0.04A 啊,我的110W 误差是0.4A 啊?这在可接受的范围内吗?回复15帖162帖 hmwdjcat 工兵 4六2009-08-22 12:45因为在 反激电源拓扑中应该取n=0.75而不是0.85,所以你们的误差比较大, 回复162帖16帖 peterchen0721旅长21012005-08-21 09:02如果反激式照你的評估方式去做那還有幾個考量點請再查一下資料.1.把171T與2.2mH結合去查鐵心資料看AL值為多少(gap問題).2.利用找到的AL值去對照NIpk值(安匝)是否在曲線內.完成以上兩個工作才能說初步完成變壓器設計.否則你的電特性與磁特性無法確定是否配合的上.以上提供參考.回复16帖17帖philips旅长22192005-08-21 14:03说的也是!变压器是不可完全套公式去设计的!我大多也是靠经验来完成!不过套公式!变压器是绝对可工作的!只是某些细节要求可能达不到!。
反激变压器设计实例
反激变压器设计实例设计一个反激变压器是一个非常复杂的工程，需要考虑许多因素，包括输入电压、输出电压、功率需求、电流负载、转换效率等。
在这里，我将给出一个反激变压器的设计实例，以帮助你更好地理解。
假设我们需要设计一个输入电压为220V，输出电压为12V的反激变压器，功率需求为60W。
首先，我们需要确定变压器的转换比。
转换比可以通过输出电压和输入电压的比值来确定。
在本例中，转换比为12V/220V，即0.0545接下来，我们需要确定主电压边（Primary Side）的匝数。
主电压边上的匝数决定了变压器的转化比。
然后，我们需要确定次电压边（Secondary Side）的匝数。
次电压边的匝数通过主电压边的匝数和转换比来计算。
在本例中，次电压边的匝数为1000*0.0545，约为54.5、为了简化设计，可以选择将次电压边的匝数设定为55接下来，我们需要根据功率需求来确定变压器的尺寸。
功率可以通过输入电压和电流来计算。
在本例中，输入电压为220V，功率为60W，那么电流为60W/220V，约为0.27A。
然后，我们可以根据电流负载来确定导线截面积。
在本例中，电流为0.27A，我们可以选择导线截面积为0.5mm²。
接下来，我们需要计算主电压边的绕线长度。
主电压边的绕线长度可以通过主电压边的匝数和导线的长度来计算。
在本例中，主电压边的匝数为1000，并且我们选择导线长度为2m，那么主电压边的绕线长度为1000*2m，约为2000m。
然后，我们需要计算次电压边的绕线长度。
次电压边的绕线长度可以通过次电压边的匝数和导线的长度来计算。
在本例中，次电压边的匝数为55，并且我们选择导线长度为2m，那么次电压边的绕线长度为55*2m，约为110m。
接下来，我们需要计算变压器的转换效率。
转换效率可以通过输出功率和输入功率来计算。
在本例中，输出功率为60W，输入功率可以通过输入电压和电流来计算，即220V*0.27A，约为59.4W。
单端反激式开关电源中变压器的设计
２ 反 激 式 变 压 器 的 设计 步 骤
经 逐 渐 取 代 了 传 统 的线 性 电源 ， 电 子 、 在 电气 设 备 和 家 电 领 域 等
方 面 得 到 了广 泛 的 使用 。 端 反 激 式 拓 扑结 构 的 变 压 器 ， 多 路 单 在 输 出情 况 下 电 路 简单 ， 本 较低 且具 有效 率 高 等优 点 ， 越 来 越 成 被 多地 应 用 在 中 小 功率 的开 关 电源 中 。
１ 反激 式 变 压 器 工作 原 理
设 计 的 变 压 器 要 求 在 交 流 输 入 电 压 为 １ ５ ２ ５ 的 开 关 ６ Ｖ￣ ６ Ｖ 电 源 中能 够 提 供 八 路 电 压输 出 。这 八 路输 出参 数 分 别 为 ： 共 ２路 地 输 出 ± ４ ／ ．Ａ； 路 独 立 地 １ Ｖ ０２ １路 独 立 地 １ ｖ １ ｖ ０２ ３ ５ ／ ．Ａ， ５／ ０５ ２路 独 立 地 ￣ Ｖ ２ ． Ａ； ５ ／ Ａ。设 计 变 压 器 工 作 在 Ｃ ＣＭ 模 式 下 ， 具 体步骤如下 。 （） １ 已知 参 数 的 确定 根 据 设 计 要 求 和 电 路 特 点确 定 以下 参 数 ：输 入 直 流 电压 范 围 Ｖ ～ ． ， 作 频 率 ｆ ６ ｋ ， 望 效 率 １ ０８ ， 组 输 出 ． Ｖ ～ 工 ＝ ６ Ｈｚ 期 １ ．５ 多 ＝ 电 压值 Ｖ ， 出 功率 Ｐ ＝ ０ ， 关 管 导 通 压 降 Ｖｓ ０ 。 因为 ０输 ￣ ５Ｗ 开 ｄ ＝１ Ｖ 变 压 器 要 求 有 八 路 输 出 ，所 以 选 择 窗 口长 宽 比 例 较 大 的 Ｅ 磁 Ｉ 芯 ， 便 绕组 绕 制 。 据 功 率 要 求选 取 Ｐ ４ 方 根 Ｃ ０材 质 的 Ｅ４ ｌ ０磁 芯 ， 磁 芯 窗 口面 积 Ａ ＝１８ 。 ４ ｍｍ０骨 架 窗 口面积 Ａ ＝ ｍｍ 它 最 大 ， １Ｏ １ ，
反激式开关电源变压器设计参看详解
Npri(V01+VD1)(1-Dmax)
NS1 =
(匝)
Vin(min) Dmax
8. 计算二次其它绕组所需匝数Nsn
Nsn =
(Von+VDn) Ns1 V01 + VD1
(匝)
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反激式开关电源变压器设计(2)
1.9 检查相应输出端的电压误差
Vsn
δVsn%=(( =
N’sn-Vsn)/Vsn)x100%
0.65(16)
0.5(11)
0.80(20)
1.1(30)
1.1(30)
1.4(35)
1.5(38)
1.8(47)
2.0(51)
2.4(60)
技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
第二种是计算方式，首先假定变压器是单绕组，每增加一个绕组并考 虑安规要求，就需增加绕组面积和磁芯尺寸，用“窗口利用因数”来修整 单绕组电感磁芯尺寸按下式计算：
A’p=Knet.Ap
按照上计算A’P值,加一定裕度,选取相适应的磁芯.
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反激式开关电源变压器设计(2)
4. 计算一次电感最小值Lpri
Vin(min).Dmax
Lpri =
(H)
Ipk f
式中：f单位为Hz
5. 计算磁芯气隙Lgap
0.4 πLpriIpk . 108
Lgap =
cm2
Iin(MIN)=PINxVIN (MAX) Iin(MAX)=PINxVIN (MIN) 5 估算峰值电流：
K POUT IPK =
VIN (MIN) 其中：K=1.4(Buck 、推挽和全桥电路）
K=2.8(半桥和正激电路） K=5.5(Boost，
反激变压器设计实例
I2 SRMS
− IO2
= 1.3( A)
副边交流电损耗： Pac2 = I ac22 * Rac2 = 0.073(W )
副边绕组线圈总损耗： P2 = Pdc2 + Pac2 = 0.113(W )
总的线圈损耗： Pw = P1 + P2 = 0.153(W ) 2）磁芯损耗：
峰值磁通密度摆幅： ∆B = BMAX K RP = 0.1(T ) 2
原边交流电流分量有效值： Iac1 =
I2 RMS
− I AVG 2
= 0.107( A)
原边交流电损耗： Pac1 = I ac12 * Rac1 = 0.0229(W )
原边绕组线圈总损耗： P1 = Pdc1 + Pac1 = 0.04(W )
副边直流电阻： Rdc2 = ρ * l = 0.04(Ω) A
7
5
原边导线厚度与集肤深度的比值： Q = 0.83d d / s = 0.5678 ∆
d为原边漆包线直径0.23mm，s为导线中心距0.27mm， ∆ 为集肤深度0.31mm。 原边交流电阻与直流电阻比：由于原边采用包绕法，故原边绕组层数可按两层考虑，根据上
式所求的Q值，查得 Fr = Rac1/ Rdc1 ≈ 1 。 原边交流电阻： Rac1 = Rdc1× Fr = 1.993(Ω)
选择磁芯材料为铁氧体，PC40。
4、选择磁芯的形状和尺寸：
在这里用面积乘积公式粗选变压器的磁芯形状和尺寸。具体公式如下：
反激变压器工作在第一象限，最高磁密应留有余度，故选取BMAX=0.3T，反激变压器的系数 K1=0.0085（K1是反激变压器在自然冷却的情况下，电流密度取420A/cm2时的经验值。）
反激变压器设计实例
反激变压器设计实例首先，需要确定输出功率。
假设需要输出功率为50W，根据功率平衡关系可知，输入功率和输出功率之间满足关系：输入功率=输出功率/效率。
假设效率为80%，则输入功率为62.5W。
接下来，需要确定工作频率。
工作频率是根据具体应用场景和电子元器件选择而定。
在一般应用中，常用的工作频率为20kHz-200kHz。
本文选择工作频率为50kHz。
根据输入功率和工作频率，可以确定变压器的整流磁链。
整流磁链的计算公式为：Bac = (2*P)/(f*Ae)，其中Bac为整流磁链，P为输入功率，f为工作频率，Ae为有效磁路面积。
根据公式计算，整流磁链为0.25T。
接下来，需要确定变压器的变比。
变比是根据输入和输出电压之间的关系来确定的。
根据输入电压和输出电压的比值，可以确定变压器的变比。
本文选择输入电压为220V，输出电压为12V，变比为18.33然后，需要确定变压器的初始工作条件。
变压器在初始工作条件下需要满足一些性能指标，包括工作电流、磁通密度、差动感应电势等。
根据这些指标可以确定变压器的铁芯截面积和匝数。
在本文的实例中，输入电压为220V，输出电压为12V，变比为18.33，因此输入电流为0.28A，输出电流为4.34A。
根据输出电流和工作频率可以确定匝数。
根据变压器的铁芯材料和工作磁通密度，可以确定变压器的铁芯截面积。
最后，需要进行变压器的检验和调试。
对于反激变压器的设计，主要检验电路是否稳定、变压器的各项指标是否达标。
可以通过调试和测量来验证设计的正确性。
常见的检验和调试项目包括输出电压稳定性、效率、输入电流波形、输出电流波形等。
以上是一个反激变压器的设计实例。
设计反激变压器需要考虑各种因素，包括输入功率、输出功率、输入和输出电压、工作频率等。
通过合理的设计和调试，可以保证反激变压器的性能指标和稳定性，满足具体的应用要求。
反激式开关电源变压器的设计案例
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鐨勭數婧愶紝寮€鍏抽鐜囨槸100KHZ銆?绗竴姝ュ氨鏄€夊畾鍘熻竟鎰熷簲鐢靛帇VOR锛岃繖涓€兼槸鐢辫嚜宸辨潵璁惧畾鐨勶紝杩欎釜鍊煎氨鍐冲畾浜嗙數婧愮殑鍗犵┖姣斻€傚彲鑳芥湅鍙嬩滑涓嶇悊瑙ｄ粈涔堟槸鍘熻竟鎰熷簲鐢靛帇锛屾槸杩欐牱鐨勶紝杩欒浠庝笅闈㈢湅璧凤紝鎱㈡參鐨勬潵锛?杩欐槸涓€涓吀鍨嬬殑鍗曠鍙嶆縺寮忓紑鍏崇數婧愶紝澶у鍐嶇啛鎮変笉杩囦簡锛屾潵鍒嗘瀽涓€涓嬩竴涓伐浣滃懆鏈燂紝褰撳紑鍏崇寮€閫氱殑鏃跺€欙紝鍘熻竟鐩稿綋浜庝竴涓數鎰燂紝鐢垫劅涓ょ鍔犱笂鐢靛帇锛屽叾鐢垫祦鍊间笉浼氱獊鍙橈紝鑰岀嚎鎬х殑涓婂崌锛屾湁鍏紡涓婂崌浜嗙殑I=Vs*ton/L,杩欎笁椤瑰垎鍒槸鍘熻竟杈撳叆鐢靛帇锛屽紑鍏冲紑閫氭椂闂达紝鍜屽師杈圭數鎰熼噺锛庡湪寮€鍏崇鍏虫柇鐨勬椂鍊欙紝鍘熻竟鐢垫劅鏀剧數锛岀數鎰熺數娴佸張浼氫笅闄嶏紝鍚屾牱瑕佸皧瀹堜笂闈㈢殑鍏紡瀹氬緥锛屾鏃舵湁涓嬮檷浜?锛?VOR*toff/L,杩欎笁椤瑰垎鍒槸鍘熻竟鎰熷簲鐢靛帇锛屽嵆鏀剧數鐢靛帇锛屽紑鍏崇鍏虫柇鏃堕棿锛屽拰鐢垫劅閲忥紟鍦ㄧ粡杩囦竴涓懆鏈熷悗锛屽師杈圭數鎰熺數娴佺殑鍊间細鍥炲埌鍘熸潵锛屼笉鍙兘浼氬彉锛屾墍浠ワ紝鏈塚S*TON/L=VOR*TOFF/L,锛屼笂鍗囦簡鐨勶紝绛変簬涓嬮檷浜嗙殑锛屾噦鍚楋紝濂芥噦鍚э紝涓婂紡涓彲浠ョ敤锛ゆ潵浠ｆ浛锛达集锛紝鐢紤锛嶏激鏉ヤ唬鏇匡即OOF锛岀Щ椤瑰彲寰楋紝D=VOR/锛圴OR+VS锛夈€傛鍗虫槸鏈€澶у崰绌烘瘮浜嗐€傛瘮濡傝鎴戣璁＄殑杩欎釜锛屾垜閫夊畾鎰熷簲鐢靛帇涓?0V锛孷S涓?0V 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反激式开关电源设计的思考六
－变压器设计实例
已知条件：
输入电压：DC:380V～700V
输出电压：1) 5V／0.5A
2) 12V／0.5A
3) 24V／0.3A PWM控制论芯片选用UC2842，
开关频率：50KHz
效率η：80％
取样电压用12V，5V用7-8V电压通过低压差三端稳压块得到；算得Po＝5×0.5+12×0.5+24×0.3=15.7 W
计算步骤：
1、确定变比N
N＝Np／Ns
VoR = N(VO+VD)
N＝VoR／(VO+VD)
VoR取210V
N＝210／(12+1)＝16.1 取16
2.计算最大占空比Dmax
3、选择磁芯
计划选择EE型磁芯，因此ΔB为0.2T，电流密度J取4A/mm2 Ap = AwAe = 6500×P0 / (△B×J×f)
＝2.51×103 （mm4）
通过查南通华兴磁性材料有限公司EE型磁芯参数知
通过上面计算,考虑到还有反馈绕组，要留有一定余量，最终选择EE25磁芯 EE25磁芯的Ae＝42.2mm2=4.22X10-3m2
4、计算初级匝数Np
5、初级峰值电流:Ip
6、初级电感量L
7、次级匝数
1) 、12V取样绕组Ns：
Ns＝Np/N
＝250／16
＝15.625 取16匝
2）、计算每匝电压数Te：
Te＝（Uo＋Ud）／Ns
＝（12＋1）／16
＝0.8125
3）、7.5V匝数：
N7.5V＝U／Te
＝（7.5＋0.5）／0.8125
＝9.84取10匝
4）、24V匝数
N24V＝U／Te
＝（24＋1）／0.8125
＝30.7取31匝
5）、辅助绕组15V
N15V＝U/Te
＝（15＋1）／0.8125
＝19.7取20匝
8、计算初级线径：
1）、计算电流有效值I
2）、计算线径d
9、计算次级12V／5V线径： 1）、计算电流有效值I
2）、计算线径d
10、计算次级24V线径： 1）、计算电流有效值I
2）、计算线径d
通过计算线径选择如下：
初级用0.18mm线绕；
12V和5V绕组用0.27mm的线双线并绕；
24V绕组用0.21mm线双线并绕；辅助绕组15V用0.21mm线绕。