开关电源设计技巧连载十六：推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容参数的计算
开关电源电容选择计算方法
开关电源电容选择计算方法选择开关电源的电容时，需要考虑以下几个因素：工作频率、负载要求、稳压要求、体积和成本。
第一步：确定工作频率工作频率对电容的选择非常重要，因为电容器的容性会随频率的变化而变化。
通常，电容的容性与频率成反比，因此在高频范围内选择合适的电容值非常关键。
第二步：计算负载要求负载要求包括负载电流和纹波电流两个方面。
负载电流是指电容器需要提供给负载的电流，而纹波电流是指从电容器流过的交流电流。
负载电流通常可以从电路图或负载手册中获取，纹波电流则可以通过计算或测量获得。
根据负载电流和纹波电流的数值，可以计算所需的最小电容值。
一般来说，较大的负载电流和纹波电流需要更大的电容值才能满足系统要求，而较小的负载电流和纹波电流则可以选择相对较小的电容值。
一般的经验法则是，选择的电容值应该大于所需电容值的两倍。
第三步：考虑稳压要求稳压要求是指在负载变化或输入电压变化时，输出电压的稳定性。
稳压要求一般通过纹波电压来衡量，即输出电压的波动幅度。
如果稳压要求较高，则需要选择较大容值的电容器。
一般来说，电容器的容值越大，输出电压的稳定性越好。
但是，较大的电容值通常会增加系统的体积和成本，因此需要在稳压要求和系统成本之间进行权衡。
第四步：考虑体积和成本电容器的体积和成本是选择电容值时需要考虑的重要因素。
较大的电容值通常会增加系统的体积和成本，因此需要根据系统的要求和预算来选择合适的电容值。
此外，还需要考虑电容器的封装形式和温度特性，因为这些因素也会影响系统的体积和成本。
总之，选择开关电源的电容时需要考虑工作频率、负载要求、稳压要求、体积和成本等因素。
根据这些因素的要求和约束，可以计算出所需的最小电容值，并在此基础上进行合理的选择。
在选择电容器时，还需要考虑电容器的封装形式、温度特性和可靠性等因素，以确保系统的性能和可靠性。
开关电源电容选择计算方法
开关电源电容选择计算方法开关电源的寿命很大程度受到电解电容的制约，而电解电容的寿命取决于其内核温升。
本文从纹波电流计算、纹波电流实测、电解电容选型、温度测试方法、寿命估算等方面，对电解电容作了全面的分析。
纹波电流产生的热量引起电容的内部温升，加速电解液的蒸发，当容值下降20%或损耗角增大为初始值的2~3倍时，预示着电解电容寿命的终结。
通过检查电容器上的纹波电流，可预测电容器的寿命。
本文以连续工作模式的反激变换器输出电容分析为例，重点从纹波电流角度全面分析电解电容的选型与寿命。
1、纹波电流计算假设已知连续工作模式的反激变换器，其输出电流Io 为1.25A，纹波率r为1.1，占空比D为0.62，开关频率为60kHz，由此可以计算次级纹波电流ΔIo和有效值电流Io.rms。
次级纹波电流ΔIo：有效值电流Io.rms：最终得到流过输出电容的纹波电流：图1直观的显示了该电容的纹波电流波形：图1 纹波电流波形2、电解电容选型由上述计算分析得到流过电容的纹波电流为1.72A，综合考虑体积和成本，选择了纹波电流为1.655A的电解电容。
该纹波电流需在电源开关频率下选择，如下列图某厂家电容手册的纹波电流有频率因子，不同频率下的纹波电流不同。
高频低阻电容均会给出100kHz下的纹波电流，本设计开关频率为60kHz，频率因子为0.96~1之间，在此取1即可。
图2 电容纹波电流频率因子注：纹波电流还有一个温度系数，例如105℃电容，在85℃环境温度下，允许的最大纹波电流约为额定最大纹波电流的1.73倍，该参数一般不在电容手册中表达。
3、纹波电流实测测试电解电容纹波电流时，需将电容引脚穿入电流探头中，通过示波器可读得交流有效值。
本设计实例的纹波电流测试结果如图3所示，示波器读得有效纹波电流为1.64A，与理论设计接近。
因此理论计算具有较大的工程指导意义。
图3 实测电容纹波电流4、温度测试方法测量容体表面温度Ts：需在电容器侧面的中间位置开展，如果由于外部影响导致电容器表面温度不均匀、不稳定，需综合测量电容器表面4个点的温度，再取平均值。
(精品word)推挽式开关电源设计(节选)
陶显芳开关电源原理与设计1-8．双激式变压器开关电源所谓双激式变压器开关电源，就是指在一个工作周期之内,变压器的初级线圈分别被直流电压正、反激励两次。
与单激式变压器开关电源不同，双激式变压器开关电源一般在整个工作周期之内，都向负载提供功率输出。
双激式变压器开关电源输出功率一般都很大，因此，双激式变压器开关电源在一些中、大型电子设备中应用很广泛。
这种大功率双激式变压器开关电源最大输出功率可以达300瓦以上,甚至可以超过1000瓦。
推挽式、半桥式、全桥式等变压器开关电源都属于双激式变压器开关电源.推挽式开关电源使用的开关变压器有两个初级线圈，它们都属于励磁线圈,但流过两个线圈的电流所产生的磁力线方向正好相反,因此，推挽式开关电源变压器属于双激式开关电源变压器；另外，推挽式开关电源变压器的次级线圈会同时被两个初级线圈所产生的磁场感应,因此,变压器的次级线圈同时存在正、反激电压输出；推挽式开关电源有多种工作模式，如:交流输出、整流输出、直流稳压输出，等工作模式,各种工作模式对变压器的参数要求会有不同的要求。
1—8—1．推挽式变压器开关电源的工作原理在双激式变压器开关电源中，推挽式变压器开关电源是最常用的开关电源。
由于推挽式变压器开关电源中的两个控制开关K1和K2轮流交替工作,其输出电压波形非常对称，并且开关电源在整个工作周期之内都向负载提供功率输出，因此,其输出电流瞬间响应速度很高,电压输出特性也很好。
推挽式变压器开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源，它在输入电压很低的情况下,仍能维持很大的功率输出，所以推挽式变压器开关电源被广泛应用于DC/AC逆变器,或DC/DC转换器电路中。
1-8—1-1．交流输出推挽式变压器开关电源一般的DC/AC逆变器，如交流不间断电源（简称UPS），大多数都是采用推挽式变压器开关电源电路.这种DC/AC逆变器工作频率很高，所以体积可以做得非常小；由于这个特点，推挽式变压器开关电源也经常用于AC/AC转换电路中，以减小电源变压器的体积。
开关电源滤波电感计算
为开关电源选择合适的电感电感是开关电源中常用的元件，由于它的电流、电压相位不同，所以理论上损耗为零。
电感常为储能元件，也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上，用来平滑电流。
电感也被称为扼流圈，特点是流过其上的电流有“很大的惯性”。
换句话说，由于磁通连续特性，电感上的电流必须是连续的，否则将会产生很大的电压尖峰。
电感为磁性元件，自然有磁饱和的问题。
有的应用允许电感饱和，有的应用允许电感从一定电流值开始进入饱和，也有的应用不允许电感出现饱和，这要求在具体线路中进行区分。
大多数情况下，电感工作在“线性区”，此时电感值为一常数，不随着端电压与电流而变化。
但是，开关电源存在一个不可忽视的问题，即电感的绕线将导致两个分布参数(或寄生参数)，一个是不可避免的绕线电阻，另一个是与绕制工艺、材料有关的分布式杂散电容。
杂散电容在低频时影响不大，但随频率的提高而渐显出来，当频率高到某个值以上时，电感也许变成电容特性了。
如果将杂散电容“集中”为一个电容，则从电感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性。
当分析电感在线路中的工作状况或者绘制电压电流波形图时，不妨考虑下面几个特点：1. 当电感L中有电流I流过时，电感储存的能量为：E＝0.5×L×I2 (1)2. 在一个开关周期中，电感电流的变化(纹波电流峰峰值)与电感两端电压的关系为：V＝(L×di)/dt (2)由此可看出，纹波电流的大小跟电感值有关。
3. 就像电容有充、放电电流一样，电感器也有充、放电电压过程。
电容上的电压与电流的积分(安·秒)成正比，电感上的电流与电压的积分(伏·秒)成正比。
只要电感电压变化，电流变化率di/dt也将变化；正向电压使电流线性上升，反向电压使电流线性下降。
计算出正确的电感值对选用合适的电感和输出电容以获得最小的输出电压纹波而言非常重要。
从图1可以看出，流过开关电源电感器的电流由交流和直流两种分量组成，因为交流分量具有较高的频率，所以它会通过输出电容流入地，产生相应的输出纹波电压dv=di×RESR。
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总在开关电源设计中，有几个常用的计算公式可以帮助工程师进行准确的设计，以下是几个常用的计算公式的汇总：1.电容选择计算公式：开关电源中的电容主要用于滤波和储能，电容的选择需要考虑到输出的纹波电压、负载变化和效率等因素。
常见的电容选择公式如下：C=(ΔV×I)/(f×δV)其中，C是所需的电容容值，ΔV是允许的输出纹波电压，I是负载电流，f是开关频率，δV是峰值纹波电压。
2.电感选择计算公式：电感主要用于存储能量和滤波，选择适当的电感能够提高开关电源的效率。
电感选择的计算公式如下：L = ((Vin - Vout) × D × τ) / (Vout × Iout)其中，L是所需的电感值，Vin是输入电压，Vout是输出电压，D是占空比，τ是瞬态时间，Iout是负载电流。
3.开关频率计算公式：开关频率是开关电源设计中重要的参数，可以影响到效率、尺寸和成本等因素。
开关频率的计算公式如下：f = (Vin - Vout) / (Vout × L × Iout)其中，f是所需的开关频率，Vin是输入电压，Vout是输出电压，L是选择的电感值，Iout是负载电流。
4.整流二极管选择计算公式：整流二极管用于将开关电源的交流输出转换为直流输出，选择适当的整流二极管可以减少功耗和散热。
整流二极管选择的计算公式如下：Iavg = (Iout × η) / (1 - η)其中，Iavg是整流二极管的平均电流，Iout是负载电流，η是开关电源的效率。
5.功率开关管选择计算公式：功率开关管主要用于开关转换和功率调节，选择适当的功率开关管可以提高效率和可靠性。
功率开关管选择的计算公式如下：Pd = (Vin - Vout) × Iout / η - Vout × Iout其中，Pd是功率开关管的功耗，Vin是输入电压，Vout是输出电压，Iout是负载电流，η是开关电源的效率。
推挽式开关电源变压器参数的计算
0.4．推挽式开关电源变压器参数的计算推挽式开关电源使用的开关变压器有两个初级线圈，它们都属于励磁线圈，但流过两个线圈的电流所产生的磁力线方向正好相反，因此，推挽式开关电源变压器属于双激式开关电源变压器；另外，推挽式开关电源变压器的次级线圈会同时被两个初级线圈所产生的磁场感应，因此，变压器的次级线圈同时存在正、反激电压输出；推挽式开关电源有多种工作模式，如：交流输出、整流输出、直流稳压输出，等工作模式，各种工作模式对变压器的参数要求会有不同的要求。
1-8-1-4-1．推挽式开关电源变压器初级线圈匝数的计算由于推挽式变压器的铁心分别被流过变压器初级线圈N1绕组和N2两个绕组的电流轮流进行交替励磁，变压器铁心的磁感应强度B，可从负的最大值-Bm，变化到正的最大值+Bm，因此，推挽式变压器铁心磁感应强度的变化范围比单激式变压器铁心磁感应强度的变化范围大好几倍，并且不容易出现磁通饱和现象。
推挽式变压器的铁心一般都可以不用留气隙，因此，变压器铁心的导磁率比单激式变压器铁心的导磁率高出很多，这样，推挽式变压器各线圈绕组的匝数就可以大大的减少，使变压器的铁心体积以及变压器的总体积都可以相对减小。
推挽式开关电源变压器的计算方法与前面正激式或反激式开关电源变压器的计算方法大体相同，只是对变压器铁心磁感应强度的变化范围选择有区别。
对于具有双向磁极化的变压器铁心，其磁感应强度B的取值范围，可从负的最大值-Bm变化到正的最大值+Bm。
关于开关电源变压器的计算方法，请参考前面“1-6-3．正激式变压器开关电源电路参数计算”中的“2.1 变压器初级线圈匝数的计算”章节中的内容。
根据（1-95）式：（1-150）式和（1-151）式就是计算双激式开关电源变压器初级线圈N1绕组匝数的公式。
式中，N1为变压器初级线圈N1或N2绕组的最少匝数，S为变压器铁心的导磁面积（单位：平方厘米），Bm为变压器铁心的最大磁感应强度（单位：高斯）；Ui为加到变压器初级线圈N1绕组两端的电压，单位为伏；τ = T on，为控制开关的接通时间，简称脉冲宽度，或电源开关管导通时间的宽度（单位：秒）；F为工作频率，单位为赫芝，一般双激式开关电源变压器工作于正、反激输出的情况下，其伏秒容量必须相等，因此，可以直接用工作频率来计算变压器初级线圈N1绕组的匝数；F 和τ取值要预留20%左右的余量。
推挽式开关电源变压器参数的计算
推挽式开关电源变压器参数的计算
变压器参数包括额定电压、额定电流、变比和功率损耗等。
下面将分别介绍这些参数的计算方法。
1.额定电压
额定电压是指变压器在正常工作状态下允许的最大电压值。
通常根据需要的输出电压来确定额定电压。
2.额定电流
额定电流是指变压器在额定电压下所能承受的最大电流值。
计算额定电流的方法如下：
首先，根据输入电压和输出电压之间的变比关系计算输出电流。
输出电流=输入电压/输出电压
然后，根据该输出电流的数值来选择变压器的额定电流。
3.变比
变比是指变压器的输入电压与输出电压之间的比例关系。
推挽式开关电源变压器通常用于降低电压，因此变比小于1、计算变比的方法如下：变比=输出电压/输入电压
4.功率损耗
功率损耗是指变压器在工作过程中因内部电阻和磁损耗而产生的能量损失。
它通常以功率因数的形式表示。
计算功率损耗的方法如下：
首先，根据变压器额定电流和额定电压，计算输入功率和输出功率。
输入功率=输入电流*输入电压
输出功率=输出电流*输出电压
然后，计算功率损耗。
功率损耗=输入功率-输出功率
5.磁链
首先，根据输入电压和输入电流计算原边磁链。
原边磁链=输入电流/输入电压
然后，根据原边磁链和变比计算副边磁链。
副边磁链=原边磁链/变比
以上是推挽式开关电源变压器参数的计算方法。
根据实际需求，可以按照上述方法来计算并选择合适的参数，以确保变压器在工作过程中能够稳定可靠地运行。
开关电源电感、输入输出电容、二极管参数计算
开关电源电感、输⼊输出电容、⼆极管参数计算
本⽂是结合《精通开关电源设计》第⼆版第⼀、⼆章及⽹上看到的部分资料的整理，因为开关电源是⼀个很专业的领域，本⼈也不是很了解，本⽂的整理也只是可以快速的计算各元件可⽤的参数，当然开关电源芯⽚⼿册中也会给出相应的计算公式，这⾥整理的公式可能和芯⽚⼿册中有所不⼀样，但我想应该也差别不⼤，应该也可以达到可⽤的⽬的。
⼀、开关电源的基本拓扑
⼆、三种拓扑直流传递函数
三、参数的确定
1. 电感参数确认
电感参数确认使⽤L*I和负载缩放⽅法。
应⽤L*IL = Et/r计算得出电感值，应⽤IPK = IL*(1 + r/2)得出电感必须满⾜的峰值电流说明:
L-----------电感值
IL-----------电感平均电流
Et-----------伏秒积
r----------电流纹波率，r = ΔI/IL ≡ 2*IAC/IDC，r⼀般取0.4，⽆量纲
IPK-------流过电⼯那的峰值电流
2. 续流⼆极管参数选择
3. 输⼊输出电容选择
四、其他补充说明
针对BUCK电源：
1. 为了增强稳定性，可在电感的左边增加RC串接到低
2. 为了增强稳定性，可将续流⼆极管更换为开关管控制，使之成为同步BUCK电源
3. 为了更⼩的纹波，可在输出后级继续增加LC滤波电路，并且也可增加电感值，此适⽤所有拓扑。
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开关电源设计技巧连载十六：推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容参数的计算
1-8-1-3．推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容参数的计算
图1-33中，储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算，与图1-2的串联式开关电源中储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算方法很相似。
根据图1-33和图1-34，我们把整流输出电压uo和LC滤波电路的电压uc、电流iL画出如图1-35，以便用来计算推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容的参数。
图1-35-a）是整流输出电压uo的波形图。
实线表示控制开关K1接通时，推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈N3绕组输出电压经整流后的波形；虚线表示控制开关K2接通时，推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈N3绕组输出电压经整流后的波形。
Up表示整流输出峰值电压（正激输出电压），Up-表示整流输出最低电压（反激输出电压），Ua表示整流输出电压的平均值。
图1-35-b）是滤波电容器两端电压的波形图，或滤波电路输出电压的波形图。
Uo表示输出电压，或滤波电容器两端电压的平均值；ΔUc表示电容充电电压增量，2ΔUc等于输出电压纹波。
1-8-1-3-1．推挽式变压器开关电源储能滤波电感参数的计算
在图1-33中，当控制开关K1接通时，输入电压Ui通过控制开关K1加到开关变压器线圈N1绕组的两端，在控制开关K1接通Ton期间，开关变压器线圈N3绕组输出一个幅度为Up（半波平均值）的正激电压uo，然后加到储能滤波电感L 和储能滤波电容C组成的滤波电路上，在此期间储能滤波电感L两端的电压eL 为：
式中：Ui为输入电压，Uo为直流输出电压，即：Uo为滤波电容两端电压uc的平均值。
在此顺便说明：由于电容两端的电压变化增量ΔU相对于输出电压Uo来说非常小，为了简单，我们这里把Uo当成常量来处理。
对（1-136）式进行积分得：
式中i（0）为初始电流（t = 0时刻流过电感L的电流），即：控制开关K1刚接通瞬间，流过电感L的电流，或称流过电感L的初始电流。
从图1-35中可以看出i（0）= Ix 。
当控制开关K由接通期间Ton突然转换到关断期间Toff的瞬间，流过电感L的电流iL达到最大值：
从图1-35中还可以看出Im = Io + Ix ，Ua = ，Uo = Ua ，即：
根据（1-78）式（1-139）还可进一步求得：
（1-139）和（1-140）式就是计算推挽式变压器开关电源输出电压的表达式。
式中，Uo为推挽式变压器开关电源输出电压，Ui为推挽式变压器开关电源输入电压，Up为推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈N3绕组的正激输出电压，Up-为推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈N3绕组的反激输出电压，n为开关电源次级线圈N3绕组与初级线圈N1绕组或N2绕组的匝数比。
根据上面分析结果，（1-138）式可以写为：
或：
由（1-75）式可知，当控制开关K1、K2的占空比均为0.5时，Upa与Upa-基本相等，由此我们也可以认为Up与Up-基本相等。