(完整版)50W反激变换器的设计

50W反激变换器的设计(CCM)

电源规格输入电压：85Vac ~ 264Vac

输出电压：5Vdc 输出电流：10A

确定变压器初次级的匝比n

设定最大占空比: D=0.45

工作频率: f=100KHz，T=1/f=10uS

最大磁通密度: B=0.2

则主功率管开通时间为：

Ton=T*D=10uS*0.45=4.5uS

选择变压器的磁芯型号为EER2834

磁芯的截面积：Ae=85.5mm

最低输入电压:

Vin= 85 * √2 –20 = 100.2 V ( 设定低频纹波为20V ）根据伏·秒平衡原理有：

Vin * Ton = n * ( V o + Vf ) * Toff

( 设定整流管压降为1V ）

变压器的匝比n: n = 13.67

设定电源工作在连续模式Ip2 = 0.4 * Ip1

0.5 * ( Ip1 + Ip2 ) * Vin * D = Pout /η

( 设定电源的效率η为0.8 ）

Ip1 = 1.98 A Ip2 = 0.79 A

变压器的感量

L = ( Vin * Ton ) / ( Ip1 – Ip2 ) = 379 uH

变压器的初级匝数

Np = ( Vin * Ton ) / ( Ae * B ) = 27 T

变压器的次级匝数Ns = Np / n = 2 T

变压器的实际初次级匝数可以取

Np = 27 T Ns = 2 T

重新核算变压器的设计

最大占空比：Vin * D = n * ( V o + Vf ) * ( 1 – D )

D = 0.447

最大磁通密度：Bmax = ( Vin * Ton ) / ( Np * Ae )

Bmax = 0.195 T

初级电流Ip1 和Ip2：

0.5 * ( Ip1 + Ip2 ) * Vin * D = Pout /η

Ip2 + ( Vin * Ton ) / L = Ip1

Ip1 = 1.99 A Ip2 = 0.8 A Ip_rms = 0.93A

次级电流Is1和Is2

Is1 =Ip1*n=26.87A Is2=Ip2*n =10.8A

Is_rms = 12.56A

次级电压折射到初级的电压

V or = n * ( V o + Vf ) = 81V

初级功率管Mosfet 的选择

Vmin = (√2 * 264 + V or +50 ) / 0.8 = 630 V

Ip_rms = Ip_rms / 0.8 = 1.16 A

( 设定应力降额系数为0.8 ）

可以选择Infineon 的IPP60R450E6

次级整流管Diode 的选择

Vmin = (√2 * 264 / n + 5 +15 ) / 0.8 = 60 V

Is_rms = Is_rms / 0.8 = 15.7 A

( 设定应力降额系数为0.8,噪音为15V ）

可以选择IR 的30CTQ060PBF

输出电容的选择

设定输出电压的纹波为50mv

输出电流的交流电流：

Isac_rms = 0.5 * ( Is1 + Is2 ) * √D * ( 1- D )

Isac_rms = 9.36A

Resr = Vripple / Isac_rms = 5.34 mohm

选择Nichicon 电容HD 系列6.3V/3900uF 四个并联使用50W反激变换器的设计(DCM)

电源规格输入电压：85Vac ~ 264Vac

输出电压：5Vdc 输出电流：10A 确定变压器初次级的匝比n

设定最大占空比: D=0.3

工作频率: f=100KHz，T=1/f=10uS

最大磁通密度: B=0.2

则功率管开通时间：Ton=T*D=10uS*0.3=3uS

假设关断时间：Toff=7uS，Tr=4uS

选择变压器的磁芯型号为EER2834

磁芯的截面积：Ae=85.5mm

最低输入电压:

Vin= 85 * √2 –20 = 100.2 V ( 设定低频纹波为20V ）根据伏·秒平衡原理有：

Vin * Ton = n * ( V o + Vf ) * Tr

( 设定整流管压降为1V ）

变压器的匝比n: n = 12.53

设定电源工3作在续模式Io = Tr/T * Ip2

Ip2=Io*T/Tr=25A

Ip1 = Ip2/n=1.99 A

变压器的感量

L = ( Vin * Ton ) / Ip1 = 151 uH

变压器的初级匝数

Np = ( Vin * Ton ) / ( Ae * B ) = 18 T

变压器的次级匝数

Ns = Np / n = 1.4 T=2T

变压器的实际初次级匝数可以取

Ns = 2 T Np=Ns * n=25.1T=26T

开关电源一次滤波大电解电容

开关电源决定一次侧滤波电容，主要影响电源的性能参数为输出低频交流纹波与保持时间.

滤波电容越大，电容器上的Vin(min)越高，可以输出较大功率的电源，但相对价格也提高了。

输入电解电容计算方法(举例说明)：

1.因输出电压12V 输出电流2A, 故输出功率：Pout=V o*Io=1

2.0V*2A=24W。

2.设定变压器的转换效率约为80%，则输出功率为24W的

电源其输入功率：Pin=Pout/效率=W

W

30

%

80

24

=.

3.因输入最小交流电压为90V AC，则其直流输出电压为：Vin=90*1.2=108Vdc

故负载直流电流为：I=

Vin

Pin

=A

Vac

W

28

.0

108

30

=

4.设计允许的直流纹波电压V

∆/V o=20%，并且电容要维持电压的时间为1/4周期t（即半周期的工频率交流电压在约

是4ms，T=

f

1

=

60

1

=0.0167S=16.7 ms）则：

C=uF

V

t

I

9.

51

6.

21

10

*

4

*

28

.0

*3

=

=

∆

-

故实际选择电容量47uF.

5.因最大输入交流电压为264Vac，则最高直流电压为:V=264*2=373VDC.

实际选用通用型耐压400Vdc的电解电容,此电压等级,电容有95%的裕度.

6.电容器的承受的纹波电流值决定电容器的温升,进而决定电容器的寿命.(电容器的最大纹波电流值与其体积,材质有关.体积越大散热越好耐受纹波电流值越高)故在选用电容器要考虑实际纹波电流值＜电容器的最大纹波电流值.

7.开关源元器件温升一般较高,通常选用105℃电容器,在特殊情况无法克服温升时可选用125℃电容器.

故选用47uF,400v, 105℃电解电容器可以满足要求(在实际使用时还考虑安装机构尺寸,体种大小,散热环境好坏等)