开关电源变压器的计算
开关电源变压器的计算
1:线径的计算：一般铜线截面积每平方mm取值5安培电流。
（高频取4.95，低频取3.5.）公式1：。
公式2：。
r=半径。
例题：假设铜线半径是1mm.3.141×1=3.141×5A=15.705A电流。
15.7A.=2.0mm铜线直径。
2: 峰值功率计算。
Pout = (Vout+Vf) Iout 1.23：初级峰值电流计算：IPmax =IPmin = KIP1K为脉动电流，取值：0.4.4：输入电流公式：÷PF=Pin÷Vin=Iin。
3：肖特基的取值计算。
肖特基一般取输出电流的2-3倍。
匝比一般是10比1输出峰值电压的计算：〈（Vin(max)×）+80V〉÷n + Vout=峰值电压。
〈〔最大输入电压×〕＋80V〉÷匝比＋输出电压。
例题：以输出5V为例：〈〔最大输入电压264V×1.414〕＋80V〉÷匝比10＋输出电压5V。
峰值电压等于==50.32V./*****************************************************************/开关变压器计算步骤：P-初级，S-次级，D-占空比，n匝比，L-电感量，f频率，η-效率, K-脉动电流。
T-时间，ON-开,NP-初级匝数，IP 峰值电流。
AE-磁芯截面积，查磁芯表。
Bm-磁通密度。
单位-高斯。
/******************************************************************* 要求：输入电压《85-265V》。
最大占空比0.45左右。
根据IC资料选择。
η-效率。
0.75Vout-输出电压。
5VIout-输出电流。
2Af –开关频率。
100KIC方案，选择7535. 10W/******************************************************************** 1：估算初级输入电流：I in÷PF=Pin÷Vin=Iin。
几种开关电源变压器设计计算方法
RCC方式电源变压器设计计算方法在RCC设计中,一般先设定工作频率,如为50K,然後设定工作DUTY在90V入力,最大输出时为假设设计一功率为12V/1A1. 最大输出电流为定格电流的~倍,取倍.2. 出力电力Pout =Vout × Iout = 12V×1.3A =3. 入力电力Pin = Pout/∩=(RCC效率∩一般设在65%~75% , 取70%)4. 入力平均电流Iin=Pin/Vdc(INmin)=85*=( Vin(DCmin) = Vac(Inmin)×5. T=1/swF=1/50K=20uS Ton=Toff=10uS6. Ipk=Iin入力平均电流*2/DUTY=*2/=7. 一次侧电感量Lp=Vin(DCmin)*Ton/Ipk=102*10/=1159uH 取1160uH8. 选择磁芯,根据磁芯规格,选择EI28. Ae=0.85CM^2 动作磁通=2000~2800取2000(当然,这是很保守的作法)9.Np=Ipk*Lp*K/Ae*▲Bm=*1160*100)/*200 0)=60Ts10. Ns=(Vout+Vf)*Np/Vin(DCmin)= 取8Ts11. 辅助电压取5V(电晶体) 如功率管使用MOSFET则应设为11V12. Vin(DCmin)/Np=Vb/Nb----Nb= 取3Ts 故变压器的构造如下:Lp=1160uHNp=60TsNs=7TsNb=3Ts以上采用三明治绕法:三明治绕法详解:所谓三明治就是夹层绕法,因结构如同三明治一样,所以叫三明治绕法.通常会有两种绕法:1. 一次侧平均法,就是a.最底层绕上一半的圈数,b.然後再绕二次侧,c.再绕一次侧的另一半.d.再绕Vcc.最常用的做法还会在二次侧上下两层各加一铜箔或绕线屏蔽.在小功率上会起到Y电容的效果,所以说在小功率上有些人说可以不用Y电容,其实在整体成本上没有太大的差别.2. 屏蔽绕法, 就是a.最底层绕上与二次相同的圈数,b.然後再绕二次侧,c.再绕一次侧的其它圈数.d.再绕Vcc.这种方式很少加屏蔽.当然还有很多种不同的配对方式.但基本原理是一样的.三明治的真正用意就是减小漏感,人为的在一次与二次之间加上一个寄生电容.用三明治绕法不可以短路为什么(短路指输出短路保护) 设计参数选取有问题。
正激式开关电源变压器参数的计算
1-6-3-2．正激式开关电源变压器参数的计算正激式开关电源变压器参数的计算主要从这几个方面来考虑。
一个是变压器初级线圈的匝数和伏秒容量，伏秒容量越大变压器的励磁电流就越小；另一个是变压器初、次级线圈的匝数比，以及变压器各个绕组的额定输入或输出电流或功率。
关于开关电源变压器的工作原理以及参数设计后面还要更详细分析，这里只做比较简单的介绍。
1-6-3-2-1．正激式开关电源变压器初级线圈匝数的计算图1-17中，当输入电压Ui加于开关电源变压器初级线圈的两端，且变压器的所有次级线圈均开路时，流过变压器的电流只有励磁电流，变压器铁心中的磁通量全部都是由励磁电流产生的。
当控制开关接通以后，励磁电流就会随时间增加而增加，变压器铁心中的磁通量也随时间增加而增加。
根据电磁感应定理：e1 = L1di/dt = N1dф/dt = Ui —— K接通期间（1-92）式中E1为变压器初级线圈产生的电动势，L1为变压器初级线圈的电感量，ф为变压器铁心中的磁通量，Ui为变压器初级线圈的输入电压。
其中磁通量ф还可以表示为：ф= S×B （1-93）上式中，S为变压器铁心的导磁面积（单位：平方厘米），B为磁感应强度，也称磁感应密度（单位：高斯），即：单位面积的磁通量。
把（1-93）式代入（1-92）式并进行积分：（1-95）式就是计算单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），Br为变压器铁心的剩余磁感应强度（单位：高斯），Br一般简称剩磁，τ= Ton，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），一般τ取值时要预留20%以上的余量，Ui为工电压，单位为伏。
式中的指数是统一单位用的，选用不同单位，指数的值也不一样，这里选用CGS单位制，即：长度为厘米（cm），磁感应强度为高斯（Gs），磁通单位为麦克斯韦（Mx）。
开关电源变压器的计算
开关电源变压器的计算一、开关电源变压器设计的基本原理1.输出功率的计算输出功率是决定变压器尺寸和设计的重要参数。
通常，输出功率可以通过以下公式计算：Pout = Vout * Iout其中，Pout为输出功率，Vout为输出电压，Iout为输出电流。
根据实际应用需求，可以确定输出功率。
2.输入电压范围的确定输入电压范围是指变压器能够工作的最小和最大输入电压。
根据实际应用需求和电网电压标准，可以确定输入电压范围。
3.输出电压的计算根据实际应用需求，可以确定输出电压。
输出电压主要由两个因素决定：输入电压和变压器变比。
可以根据以下公式计算输出电压：Vout = Vin * N2 / N1其中，Vout为输出电压，Vin为输入电压，N2为输出绕组匝数，N1为输入绕组匝数。
4.变压器的体积和重量的计算根据输入电压、输出功率和输出电压，可以计算变压器的体积和重量。
变压器的体积和重量主要由以下因素决定：输出功率、变压器结构和材料等。
二、开关电源变压器设计的步骤1.确定输出功率和输出电压。
2.计算输入电压范围。
3.根据输出电压计算变压器变比。
4.根据输入和输出电压、输出功率计算变压器的体积和重量。
5.根据实际应用需求选取合适的变压器结构和材料。
6.进行变压器的电磁设计和热设计。
7.进行变压器的样品制作和测试。
三、开关电源变压器设计中需要注意的问题在开关电源变压器设计中，需要注意以下问题：1.尽可能提高变压器的效率。
通过选择合适的材料、合理设计变压器结构和优化磁路设计，可以提高变压器的效率。
2.确保变压器的温升不超过允许的范围。
通过合理选择材料和冷却措施，可以有效控制变压器的温升。
3.考虑变压器的损耗。
变压器的损耗主要包括铜损耗和铁损耗。
合理选择导线截面积和变压器材料，可以降低损耗。
4.考虑变压器的磁导弹性。
变压器的磁导弹性是指在变压器工作时，磁导率随磁场强度的变化情况。
选择合适的铁芯材料和设计合理的磁路，可以降低磁导弹性对变压器性能的影响。
正激式开关电源变压器参数的计算
1-6-3-2．正激式开关电源变压器参数的计算正激式开关电源变压器参数的计算主要从这几个方面来考虑。
一个是变压器初级线圈的匝数和伏秒容量，伏秒容量越大变压器的励磁电流就越小；另一个是变压器初、次级线圈的匝数比，以及变压器各个绕组的额定输入或输出电流或功率。
关于开关电源变压器的工作原理以及参数设计后面还要更详细分析，这里只做比较简单的介绍。
1-6-3-2-1．正激式开关电源变压器初级线圈匝数的计算图1-17中，当输入电压Ui加于开关电源变压器初级线圈的两端，且变压器的所有次级线圈均开路时，流过变压器的电流只有励磁电流，变压器铁心中的磁通量全部都是由励磁电流产生的。
当控制开关接通以后，励磁电流就会随时间增加而增加，变压器铁心中的磁通量也随时间增加而增加。
根据电磁感应定理：e1 = L1di/dt = N1dф/dt = Ui —— K接通期间 （1-92）式中E1为变压器初级线圈产生的电动势，L1为变压器初级线圈的电感量， ф为变压器铁心中的磁通量，Ui为变压器初级线圈的输入电压。
其中磁通量ф 还可以表示为：ф= S×B （1-93）上式中，S为变压器铁心的导磁面积（单位：平方厘米），B为磁感应强度，也称磁感应密度（单位：高斯），即：单位面积的磁通量。
把（1-93）式代入（1-92）式并进行积分：（1-95）式就是计算单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），Br为变压器铁心的剩余磁感应强度（单位：高斯），Br一般简称剩磁，τ= Ton，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），一般τ取值时要预留20%以上的余量，Ui为工电压，单位为伏。
式中的指数是统一单位用的，选用不同单位，指数的值也不一样，这里选用CGS单位制，即：长度为厘米（cm），磁感应强度为高斯（Gs），磁通单位为麦克斯韦（Mx）。
反激式开关电源变压器设计
学习培训教材
汇报时间：12月20日
Annual Work Summary Report
一、变压器的设计步骤和计算公式： 1.1 变压器的技术要求: 输入电压范围； 输出电压和电流值； 输出电压精度； 效率η； 磁芯型号； 工作频率f； 最大导通占空比Dmax； 最大工作磁通密度Bmax; 其它要求。 1.2 估算输入功率，输出电压，输入电流和峰值电流: 1）估算总的输出功率：Po=V01xI01+V02xI02…… 2）估算输入功率：Pin= Po/η 3）计算最小和最大输入电流电压 Vin(MIN)=ACMINx1.414(DCV) Vin(MAX)=ACMAXx1.414(DCV)
4）计算最小和最大输入电流电流 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，Buck- Boost 和反激电路）
1.3 确定磁芯尺寸 确定磁芯尺寸有两种形式，第一种按制造厂提供的图表，按各种磁芯可传递的能量来选择磁芯，例如下表： 表一 输出功率与大致的磁芯尺寸的关系 输出功率/W MPP环形 E-E、E-L等磁芯 磁芯直径/（in/mm) (每边)/(in/mm) <5 0.65(16) 0.5(11) <25 0.80(20) 1.1(30) <50 1.1(30) 1.4(35) <100 1.5(38) 1.8(47) <250 2.0(51) 2.4(60)
2.2 估算输入功率、输入电压、输入电流和峰值电流 1）输出功率：Po=5V*1A+2*12V*1A+24V*1.5A=65W 2) 输入功率：Pin=Po/η=65W/0.8=81.25W 3) 最低输入电压：Vin(min)=AC90V*1.414=DC127V 4) 最高输入电压：Vin(max)=AC240V*1.414=DC340V 5) 最大平均输入电流： Iin(max)=Pin/Vin(min)=81.25WDC127V=DC0.64A 6) 最小平均输入电流： Iin(min)=Pin/Vin(max)=81.25WDC340V=DC0.24A 7) 峰值电流：Ipk=5.5Po/Vin(min)=5.5*65W/127V=2.81A 2.3 确定磁芯型号尺寸 按照表1，65W可选用每边约35mm的EE35/35/10材料为PC30磁芯 磁芯Ae=100mm2, Acw=188mm2, W=40.6g 2.4 计算一次电感最小值Lpri Vin(min).Dmax 127*0.5 Lpri= = = 452*10-6H=452uH Ipk.f 2.81*50*103 此处选Dmax=0.5
开关电源变压器计算公式
0.6 V
取值： 0.5
临界状态 的副边峰 △ISB： 值电流 Ls： 次级电感
Lp： 初级电感 副边峰值
△Isp: 电流
= 0.523 0.02
验算通过
求CCM/DCM 临界状态 的副边峰 值电流△ 5、 ISB
2Io b/( 1Dma △ISB= x)
= 10.598 计算次级 电感Ls和 初级电感 6、 Lp
Ae： 截面积 Po: 输出功率
= 60.01 Pt: 传递功率
形 状 及 规 格 的 确 2> 定
根据上面 计算的 Ap，查磁 芯的规格 书，确定 是 EE16?EE19 ?EE25?之 类，填入 下表： Ae
：Aw ： AL:
le: Ap ：
70.3 125.3 2630
64
0.88
Ve: 4499.2 估算临界 电流 Iob(DCM/C 3、 CM)
80 %* Io ma Iob = x
= 2.528 4、 求匝比n
Vin min *√ 2VINmin= 20
= 107
= Po/η+Po = 132.3002 W
电流密 度，一般 J： 取值：
A/ cm 400 2 绕组系 数，一般 Ku： 取值：
0.2 ～ 0.5
[VIN min/ (Vo +Vf )]* [Dm ax/ (1Dma n= x)] = 5.5
Δ ISB +Δ Is = Io( max )/ (1Dma x) + (Δ ISB /2 ∴ ΔIsp = ) = 11.89 求CCM时原 边峰值电 8、 流△Ipp
Δ
Isp
ΔIpp = / n
= 1.98 A
高频开关电源变压器如何计算
(2)次级绕组： 计算导线截面积为Sm2=Ip2/J=0.08/4=0.02mm2。 次级绕组的线径可选d=0.16mm的圆铜线，其截面积为0.02mm2。为了方便线圈绕制也可选用线径较粗的导线。
线圈绕制与绝缘 :为减小分布参数的影响，初级采用双腿并绕连接的结构，次级采用分段绕制，串联相接的方式，降低绕组间的电压差，提高变压器的可靠性，绕制后的线圈厚度约为4.5mm。小于磁心窗口宽度13.4mm的一半。在变压器的绝缘方面，线圈绝缘选用抗电强度高、介质损耗低的复合纤维绝缘纸，提高初、次级之间的绝缘强度和抗电晕能力。变压器绝缘则采用整体灌注的方法来保证变压器的绝缘使用要求。
导线线径: Ip1=Up2Ip2/Up1=0.08×2100/150=1.12A 电流密度：J=KjAp－0.1410－2=468×0.511－0.14 ×10－2=5.14A/mm2 考虑到线包损耗与温升，把电流密度定为4A/mm2
(1)初级绕组： 计算导线截面积为Sm1=Ip1/J=1.12/4=0.28mm2 初级绕组的线径可选d=0.63mm,其截面积为0.312mm2的圆铜线。
绕组计算:初级匝数：D取50％，Ton=D/f=0.5/(30×103)=16.67μs, 忽略开关管压降，Up1=Ui/2=150V。 N1=Up1Ton10－2/2BmAc=(150×16.77匝 取N1=30匝 次级匝数：忽略整流管压降，Up2=Uo=2100V。 N2=Up2N1/Up1=(30×2100)/150=420匝
变压器的计算功率: 半桥式变换器的输出电路为桥式整流时，其开关电源变压器的计算功率为：Pt=UoIo(1＋1/η)(1) 将Uo=2100V,Io=0.08A,η=80％代入式（1），可得Pt=378W。
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1:线径的计算：
一般铜线截面积每平方mm 取值5安培电流。
（高频取4.95，低频取3.5.） 公式1：π×r 2=铜线截面积。
公式2：√I 输出电流4.95
1.13 π=3.141。
r=半径。
例题：
假设铜线半径是1mm.
3.141×1mm 2=3.141mm 2×5A=15.705A 电流。
15.7A.
√15.74.951.13 =2.0mm 铜线直径。
2: 峰值功率计算。
Pout = (Vout+Vf) × Iout × 1.2
3：初级峰值电流计算：
IPmax = 2×IP η×(1+k)×Vin(min)×Dmax
IPmin = K × IP1
K 为脉动电流，取值：0.4.
4：输入电流公式：
P out η÷PF=Pin ÷Vin=Iin 。
3：肖特基的取值计算。
肖特基一般取输出电流的2-3倍。
匝比一般是10比1
输出峰值电压的计算：
〈（Vin(max)×√2）+80V 〉÷n + Vout=峰值电压。
〈〔最大输入电压×√2〕＋80V 〉÷匝比＋输出电压。
例题：
以输出5V 为例：
〈〔最大输入电压264V ×1.414〕＋80V 〉÷匝比10＋输出电压5V 。
峰值电压等于==50.32V.
/*****************************************************************/
开关变压器计算步骤：
P-初级，S-次级， D-占空比，n 匝比，L-电感量，f 频率，η-效率, K-脉动电流。
T-时间，ON-开,NP-初级匝数，IP 峰值电流。
AE-磁芯截面积，查磁芯表。
Bm-磁通密度。
单位-高斯。
/******************************************************************* 要求： 输入电压《85-265V 》。
最大占空比 0.45左右。
根据IC 资料选择。
η-效率。
0.75
Vout-输出电压。
5V
Iout-输出电流。
2A
f –开关频率。
100K
IC 方案，选择7535. 10W
/******************************************************************** 1：估算初级输入电流： I in
P out η
÷PF=Pin ÷Vin=Iin 。
100.75 /0.6=22.22/85=0.2614 A
根据输入电流计算输入线径：
√0.26144.951.13 = 0.13mm ×1.2=0.156 输出线径; √24.951.13 = 1.01579mm
/*******************************************************************/
1: Ton 计算导通时间。
T:时间。
T= 1F = 1000000100000 = 10us
Ton = 10 × 0.45 =4.5us. 导通时间。
Toff = 10 × 0.55 = 5.5us. 截至时间。
/********************************************/ 2：算出初次级匝比.
N =NP NS = [(VIN (min )×√2)−20]×D(max)
(Vout+Vf)×（1−Dmax ）
N = [(85×1.414)−20]×0.45
(5+0.8)×(1−0.45) = 45.083.19 = 14.131661
3：IP 峰值功率。
Pout = (Vout+Vf) × Iout ×1.2
= (5+1) ×2 ×1.2 = 14.4W
/********************************************/ 4: IPmax IPmin,最大峰值电流，最小峰值电流。
IPmax = 2×IP
η×(1+k)×Vin DC(min)×Dmax
= 28.8
0.75×1.4×100×0.45= 28.8
47.25
= 0.6095238A
K = 脉动电流。
取值0.4左右。
IPmin = K × IP1 = 0.4×0.6095238 = 0.2438095A
/*************************************************** 5: LP,初级电感量。
LP = Vin DC(min)×Ton(max)
IP1−IP2
=100×4.5 0.609−0.243= 450
0.366
= 1229UH
/**************************************************/ 6: NP,初级砸数。
NP = LP×(IPmax−IPmin)
AE×BM
AE = 磁芯有效截面积。
BM = 磁通密度。
请查磁芯表。
NP = 1229×0.366
15×0.25= 449.81
3.75
= 120 T.
注意：BM取值1500-3000高斯左右，
功率小的取大点，功率大的取值小点，可根据经验取值。
电感储能的计算：
12LI 2 单位焦耳 电容储能的计算：12CU 2 单位焦耳.
线径公制英制转换计算：
dn=d36*r 36−n mil
=0.127*r 36−n mm
其中，r=(4605)139
=1.1229322=1.123 例题：35号线。
1.12336−35*0.127=0.142mm.
例题2：30号线。
1.12336−30*0.127=0.25mm.
计算实例：36W电源.
磁芯EFD25, IC=7535, F=65K, D=0.45. 输入：85-264V 输出：18V2A.
1: Ton计算导通时间。
T:时间。
T= 1
F = 1000000
65000
= 15.384615us
Ton = 15.38 × 0.45 =6.921us. 导通时间。
Toff = 15.38 × 0.55 = 8.459us. 截至时间。
2:N，计算砸比。
N = [(VIN(min)×√2)−20]×D(max)
(Vout+Vf)×（1−Dmax）
N = [(85×1.414)−20]×0.45（18+0.6）×（1−0.45）= 100.19
10.23
= 9.7937438
Vf = 二极管压降。
D = 占空比。
3：IP 峰值功率。
Pout = (Vout+Vf) × Iout ×1.2
= (18+1) ×2 ×1.2 = 45.6W
4: IPmax IPmin,最大峰值电流，最小峰值电流。
IPmax = 2×IP
η×(1+k)×Vin DC(min)×Dmax
= 91.2
0.85×1.4×100×0.45= 91.2
53.55
= 1.7030812A
K = 脉动电流。
取值0.4左右。
IPmin = K × IP1 = 0.4×1.703 = 0.6812A
5: LP,初级电感量。
LP = Vin DC(min)×Ton(max)
IP1−IP2
= 100×6.921
1.703−0.681= 69
2.1
1.022
= 677.20156 UH
6: NP,初级砸数。
NP = LP×(IPmax−IPmin)
AE×BM
AE = 磁芯有效截面积。
BM = 磁通密度。
请查磁芯表。
NP = 677×1.022
58×0.2= 691.89
11.6
= 59.645689 T.
注意：BM取值1500-3000高斯左右，
功率小的取大点，功率大的取值小点，可根据经验取值。
本资料整理：王振2011-03-17
QQ:527529804。