正激变换器中的直流滤波电感设计公式
正激变换器变压器以及输出电感的简单计算
正激变换器变压器以及输出电感的简单计算首先，我们来讨论变压器的计算。
变压器是利用电磁感应原理工作的电子设备，可以将输入的直流电压变换成输出的交流电压。
变压器由一个原边线圈和一个副边线圈组成，通过改变线圈的匝数比可以实现电压的变换。
变压器的电压变换比由下式给出：Vp/Vs=Np/Ns其中Vp和Vs分别为主线圈(原边)和副线圈(副边)的电压，Np和Ns分别为主线圈和副线圈的匝数。
根据这个公式，我们可以根据所需的输出电压和输入电压来选择变压器的参数。
例如，如果我们需要将输入电压12V转换为输出电压120V，假设变压器的匝数比为10:1，即Np/Ns=10:1、那么我们可以通过求解下面的方程来计算出主线圈和副线圈的匝数：12V/Vs=10/1得到Vs=1.2V。
因此，我们需要选择一个副线圈匝数为1.2的变压器，以实现输入电压到输出电压的变换。
接下来，我们来讨论输出电感的计算。
输出电感通常用于滤波和稳压，它可以减少输出电压中的纹波和噪声。
输出电感的电感值取决于所需的滤波效果和负载电流。
一般来说，输出电感的电感值越大，滤波效果越好。
输出电感的计算可以通过下面的公式给出：L=(Vr*T)/(ΔI*2),其中L为输出电感的电感值，Vr为输出电压的纹波峰峰值，T为一个纹波周期的时间，ΔI为负载电流的纹波值。
例如，如果我们需要输出电压的纹波峰峰值为0.1V，负载电流的纹波值为0.02A，一个纹波周期的时间为10ms。
那么根据上面的公式，输出电感的电感值可以通过计算得到。
L = (0.1V * 10ms) / (0.02A * 2) = 0.25H。
因此，我们需要选择一个电感值为0.25H的输出电感，以实现所需的滤波效果和稳压。
综上所述，正激变换器中变压器和输出电感的计算涉及到输入输出电压之间的变换比、负载电流的变化以及所需的滤波效果。
通过合理地选择变压器参数和输出电感的电感值，可以实现正激变换器的正常工作和所需的电力转换效果。
正激变换器
Dm in
N1 N2
Uo U dm a x
0.33
Rm a x
Uo Io min
50
设计方法*
电感电流连续： L 1 (1 D)RT
2
极限状态满足要求：
L
1 2
(1
Dmin)RmaxT
L 0.00017H 0.17mH
与Buck电路类似，电感最大峰值电流、最大有效值电流为：
I Lpkmax
正激变换器（Forward Converter）
电感电流连续模式（CCM）下工作参数分析
稳态工作时电感伏秒平衡，有：
( N2 N1
Ud
Uo )DT
Uo (1
D)T
0
Uo
D
N2 N1
Ud
上式表明：正激DC-DC变换电路的输出电压平均值和Buck
电路一样与D成正比，不同的是还与匝数有关。
为避免变压器饱和，每个开关周期内磁路必须复位，即
Io
其中：Iin为输入平均电流（直流电流），Io为输出直流电流，
D为占空比 ，Ud为输入直流电压，Uo 为输出直流电压
正激电路电感电流连续的临界条件
输出电流大于临界连续时电感平均电流，有： 1 1 (1 D)T
R 2L
即： L 1 (1 D)R
2f
——LC滤波器设计约束条件之一
正激变换器（Forward Converter）
CCM状态下主电路主要参数关系
电感 电感电流连续条件： L 1 (1 D)RT
2
电感电流有效值： ILrms Io
电感电流峰值： I Lpk
Io
1 2
I Lpp
电感电流脉动峰峰值：
电容
华为 正激式开关电源输出电感器设计步骤
I pk I o (max)
6. 计算能量处理能力，以 J（焦耳）为单位
W
2 LI pk
2
（J）
4
7. 计算电状态系数 K e 0.145 Po Bm 10 8. 计算磁芯几何常数 Kg（cm5）
W2 Kg （α=1） K e
9. 根据 Kg 由上表选择磁芯： 磁路长度 MPL（cm） ，铁心质量 Wtfe（g） ，铜质量 Wtcu(g)，平均匝长 MLT(cm)，磁芯面积 Ac(cm2)，窗口 面积 Wa(cm2)，面积积 Ap(cm4)，磁芯几何常数 Kg(cm5)， 表面积 At(cm2)，磁导率μ，每 1000 匝毫亨数 AL。 10. 计算绕组匝数 N 1000 11. 计算电流的有效值 I rms
0.4 NI pk r 104 MPL
（T）
15. 计算需要的导线裸面积 Aw（B）=Irms/J（cm2）
16. 计算需要的导线股数 Sn= Aw（B）/Aw 17. 计算新的每厘米微欧数 （New）μΩ/cm=（μΩ/cm）/Sn （μΩ/cm=1.7/ Aw） 18. 计算绕组电阻（Ω） R=（MLT）N（ （New）μΩ/cm）×10-6 19. 计算绕组铜损 PCu=I2rmsR（W） 20. 计算磁场强度 H（单位奥斯特 Oe） H=0.4πNIpk/MPL 21. 计算交流磁通密度 BAC BAC=0.4π△I/2×10-4×μr/MPL（T） 22. 计算本设计下的调整率α=PCu/Po×100％ 23. 计算每千克瓦特 W/Kg=kfmBnAC 24. 计算磁芯损失 PFe=（mW/g）WtFe×10-3 25. 计算总损失 P∑=PFe+PCu 26. 计算表面积功率耗散密度ψ=PΣ/At（W/cm2） 27. 计算温升 Tr=450ψ0.826（℃） 28. 计算窗口利用系数 Ku=NSnAw（B）/Wa
有源箝位正激式电路的特点及其参数设计
Science &Technology Vision科技视界0引言在烟草工业电气设备中,各种电路板和模块上的大量集成电路,需要直流5V 电源供电,通常我们用高于5V 的直流电再通过DC-DC 三端稳压模块变换(一般压差为2V)得到稳定的5V 电源。
实验室用的电源电流一般只有5A,10A,且体积偏大,不适合安装。
有源钳位正激式拓扑电路适合中小功率开关电源的设计,而且结构简单,性能好,适合在烟草工业电气设备中使用。
1有源箝位正激式电路的特点图1有源箝位正激式模型电路有源钳位正激变换器拓扑与传统的单端正激变换器拓扑基本相同,只是增加了辅助开关Qc(带反并二极管)和储能电容Cc,且略去了传统正激变换器的磁恢复电路。
开关Q1和Qc 工作在互补状态。
为了防止开关Q1和Qc 共态导通,两开关的驱动信号间留有一定的死区时间。
采用有源箝位的正激变换器的特点是:变压器是双向对称磁化的,工作在B-H 回线的第一和第三象限,变压器得到了充分利用,因此占空比可以大于0.5,而且开关管的电压应力低,适合与输入电压范围比较宽的应用场合,箝位开关管是零电压开关的,励磁能量和漏感能量全部回馈到电网。
2参数设计2.1功率变压器的设计1)工作频率的设定开关频率的提高有助于开关电源的体积减小,重量减轻。
开关频率提高又增加了开关损耗和磁芯损耗。
本方案通初步确定工作频率和最大占空比如下:工作频率f=170kHz 最大占空比=75%2)根据设计输出功率选择磁芯P O =7.5×20=150(W)考虑有20%裕量和效率,取η=80%,则150×1.2×1.25=225瓦,选择一个传递功率可达300瓦的磁芯,通过Ferroxcube 公司的磁芯手册,选材料代号为3F3的锰锌铁氧体磁芯,材料的损耗曲线如图2所示。
比损耗为100Mw/cm 3对应磁通密度摆幅为0.09T。
这里是第一次选择磁通密度摆幅。
图2比损耗与频率和峰值磁感应关系T=100℃应用面积粗略估计公式:AP=A e A w =P OK ΔBf T()4/3cm4其中:P O ———输出功率(W);ΔB ———磁通密度变化量(T);f T ———变压器工作频率(Hz);K ———0.014(正激变换器)得到AP=2720.014×0.08×170×103()4/3=1.2cm4假定选择磁芯EE32/6/20,查阅手册得到A w =130mm 2A e =130mm 2V e =5380mm 3l e =41.4mm 。
20170614-三种去磁正激变换器的滤波电感计算公式
三种去磁正激变换器的滤波电感计算公式普高（杭州）科技开发有限公司 张兴柱 博士三种去磁方式单正激变换器中的输出滤波电感，其电压、电流波形完全一致，类似于功率变 压器，可以推导出设计滤波电感铁芯的下列面积积公式：46min max )(10)()1()(cm KJf B F D P A W s m o c a ×−=×λ计算 下面介绍滤波电感面积积公式的推导过程，公式中的参数在推导时一起介绍。
在各种去磁方 式的正激变换器中，其输出滤波电感上的电压、电流都可画成图1(a)所示的波形，图1(b) 是滤波电感的BH 曲线。
(I L V L BH s B m B )(t I L t(a) 电压电流波形 (b) BH 曲线图1 输出滤波电感的电压电流波形和BH 曲线从波形可知，在满载/高限下，电感电流的纹波为最大，假定此时的电流纹波为max L I ∆ 引入下面的纹波系数定义：maxmax L L I I ∆=λ （1） 其中：max L I 为满载时的电感电流平均值。
从（1），可得电感电流的最大纹波为： max max L L I I λ=∆ （2） 为保证电感电流的纹波小于最大值，其滤波电感可按下式选择：)()1()1(max min maxmin min H I T D V I T D V L L o s o L s o λ×−×=∆×−×=≥ （3） 其中：min D 为满载高限时对应的工作占空比。
利用电感中的磁链方程)()()(t B A N t N t LI c L L L =Φ=，并考虑变量的单位后，可得电感铁芯的截面积为：28)()(10cm B N LI A mL peak L c ×=（4） 其中：L 为电感量，单位是（H ），)(peak L I 是电感电流的峰值，单位是（A ），m B 是电感电流峰值所对应的磁密，单位是（Gass ）， L N 是电感的匝数。
多路输出正激式变换器耦合滤波电感的设计
随着 负载上的突然变化 ， 其 １ ５ ． ８ Ｖ的电压可能
突变 ４ — ５ Ｖ， 且 在经 过数 十至 数百 毫秒 后才 能恢 复 。
能保证为 ３ ： １ ， 则在 。 和 之间存在附加 的电流
流动， 从 而在其 输 出产生 很大 的输 出纹波 。 为 了便 于分 析 。 将 图 ２中主 变压 器 的两 个输 出 绕 组用 两 个脉 冲 电压 源所 取 代 ， 则可 简 化如 图 ３所 示 。再将 图 ３电路 归一 化 ， 如 图 ４所 示 。
ＧＥ Ｐｅ ｎ ｇ
中图分类
￣ Ｔ Ｍ４ ６
文 献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ： ０ ２ １ ９ — ２ ７ １ ３ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ － ０ ０ １ ４ — ０ ５
近年来高频开关 电源在电子产品中得 到广泛
应用 。正激 Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ变换 器 以其 输 出纹波 小 、 对 开关
界值 。 即一 直处 于连 续状 态 。从 性 能上讲 ， 过大 限 制 了输 出电流 的 最大 变化 率 ． 而且 带直 流 电流运 行 的大 电感 造价 昂贵 。 在图 １ 所 示 的 电路 中 ， 当 保持 ５ Ｖ不 变 时 ，
（ ６ ）
（ ７ ）
注意 不论 初 级 开 关 管 导 通 还 是截 止 ， 应 保 证 Ｉ ／ 。 总是为 ３ ： １ 。如果 耦合 电感 、 的 匝数 比不
压降， 并假设它们相等 。
该 电路 电感 的最 小 值 一 般 由所 需 维 持最 小 负 载 电流 的要 求决 定 ， 而 电感 中 的电流 又分 连续 和 不 连续 两 种 工作 情 况 。如 果 负 载 电流 ， ０ 逐 步 降 低， 中的波动 电流最 小值 刚好 为 ０时 ， 即定义 为 Ｉ 临 界 情况 。在 控 制环 中 ， 连续 状况 的传 递 函数 有 两个
滤波电感计算公式
电感的计算公式5.4 滤波电感的分析计算在直流变换电路中，都设有LC滤波电路，滤波电感中的电流含有一个直流成分和一个周期性变化的脉动成分。
磁场的变化规律如图5-6。
下面以Buck型直流变换电路为例说明滤波电感的设计方法。
Buck电路的原理图如图5-10（a），电感L的作用是滤除占波开关输出电流中的脉动成分。
从滤波效果方面考虑，电感量越大，效果越明显。
但是，如果电感量过大，回使滤波器的电磁时间常数变得很大，使得输出电压对占空比变化的响应速度变慢，从而影响整个系统的快速性。
一味地追求减小输出电压的纹波成分是不可取的。
所以在设计电感参数时应从减小纹波和保持一定的快速性两个方面去考虑。
OUi Lmaxi LminTDTi L(a) (b)图5-10 Buck电路及其电感的电流1. 电感量的计算首先讨论以限制电流波动为目的的电感量的计算。
由对斩波器的分析可知，电路进入稳定状态后，电感电流在最小值I Lmin和最大值I Lmax之间波动变化，波动的幅度为ΔI，如图5-10b),电感L与ΔI的关系为TDIUL O)1(−∆=（5.29）可见电感量越大，电流的波动就越小。
一般电流波动ΔI根据使用要求预先给定，由此来决定电感的大小。
式（5.29）还说明，对于同样的ΔI，在不同占空比下所需的电感是不同的。
在占空比较小时需要更大的电感。
在电路工作中，如果负载突然变化，输出电流I O会随之变化，为了保持输出电压U O不变，占空比必须做相应的变动。
由于滤波器由储能元件构成，不可能立即跟踪占空比的变化，这就会出现一个过渡过程。
我们希望这个过渡过程的时间短越好。
设负载变化以前占空比为D1，负载变化以后的占空比为D2。
过度过程时间为T R，它们之间的关系为)1(12−∆=D D U I L T O R （5.30） 式（5.30）的推导比较复杂，读者可以参考有关资料。
但由上式可以看出，电感越大，对应的过度过程时间就越大，这说明电感过大对提高快速性是不利的。
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