最全开关电源相关计算
最全开关电源相关计算
开关电源是一种将不稳定的电压转换成稳定的输出电压的电源装置。
它采用了开关管（通常是MOS管）的开关动作，通过时序控制产生一个高速的开关电压，然后通过电感和电容进行滤波以得到稳定的输出电压。
开关电源的效率高、体积小、重量轻且可靠性强，因此在现代电子设备中得到广泛应用。
在设计和计算开关电源时，一般需要考虑以下几个方面：
1.输入功率计算：
输入功率（Pin）是指从交流电源输入到开关电源的实际功率，可以通过以下公式计算：
Pin = Vac × Iac × Power Factor
其中，Vac是交流电源的电压值，Iac是交流电源的电流值，Power Factor是功率因素。
2.输出功率计算：
输出功率（Pout）是指开关电源输出的电功率，可以通过以下公式计算：
Pout = Vout × Iout
其中，Vout是开关电源的输出电压值，Iout是开关电源的输出电流值。
3.开关电源的效率计算：
效率（η）是指开关电源输出功率与输入功率之间的比率，可以通过
以下公式计算：
η = Pout / Pin × 100%
4.输出电压波动计算：
输出电压波动（Vripple）是指开关电源输出电压的纹波（波动），
可以通过以下公式计算：
Vripple = (ΔI × DT) / (2 × C)
其中，ΔI是输出电流的波动值，DT是开关频率下通导时间的百分比，C是输出电容值。
5.电感电流峰值计算：
电感电流峰值（Ipeak）是指开关电源输出电感上的最大电流值，可
以通过以下公式计算：
Ipeak = Iout + (ΔI / 2)
其中，Iout是开关电源的输出电流值，ΔI是输出电流的波动值。
6.输出电容计算：
输出电容（Cout）是为了减小输出电压波动而加入的电容，可以通过
以下公式计算：
Co ut = (ΔI × DT) / (2 × Vripple)
其中，ΔI是输出电流的波动值，DT是开关频率下通导时间的百分比，Vripple是允许的输出电压波动值。
7.电感参数计算：
电感参数包括电感值（L）和最小工作电流（ILmin）。
电感值可以通过以下公式估算：
L = (Vout × (1 - D)) / (ΔI × f)
其中，Vout是开关电源的输出电压值，D是开关频率下通导时间的百分比，ΔI是输出电流的波动值，f是开关频率。
最后，为了保证开关电源的正常工作，还需要考虑电源的过温保护、过电流保护、过压保护等功能的设计和计算。
总之，开关电源的设计和计算需要考虑输入功率、输出功率、效率、输出电压波动、电感电流峰值、输出电容、电感参数等多个方面。
通过合理的计算和设计，可以实现稳定、高效、可靠的开关电源系统。
开关电源经典公式
开关电源中的公式1， 电感的电压公式dt dI LV =＝TI L ∆∆，推出ΔI ＝V ×ΔT/L 2， 电感存储的能量用峰值电流计算21×L ×I 2PK3，H ＝B/μ→B ＝μH ，μ是材料的磁导率。
空气磁导率μ0=4π×10-7H/m 也称磁场强度，场强，磁化力，叠加场等。
单位A/m4，磁通量：通过一个表面上B 的总量 Φ＝⎰•SB ds ，如果B 是常数，则Φ＝BA ，A 是表面积。
单位是特斯拉（T ）或韦伯每平方米Wb/m 25， 安培环路定律，矢量H 沿闭合曲线积分，等于包围此曲线的电流代数总和∑⎰=I dl H ，电流和电磁场的方向符合右手螺旋定则。
6，电磁感应定律，法拉第定律和楞次定律的合称：N 匝线圈的感应电动势e ＝－N t∆∆φ，电感线圈可以近似表示为e=-tNBA∆,A 为线圈面积。
线圈感应电流产生的磁通总是阻止外加磁场的变化，保持原磁场。
7， 电感的自感：总磁通Ψ＝N Φ，与电流i 成正比，Ψ＝Li ＝N Φ，L ＝i N φ，e ＝－N t∆∆φ，所以，e ＝－t i L ∆∆＝-L dtdi。
自感总是阻止电流的变化，保持线圈的磁通不变。
一匝线圈的感应电动势为-t ∆∆φ，N 匝线圈为－N t∆∆φ，所以总磁通或磁链Ψ＝N Φ8， 电感储能：W ＝⎰t uidt 0＝⎰t idt dt Ldi 0＝⎰iLidi 0＝21Li 2 9， 磁芯储能。
如右图 1-9N 匝磁环，磁导率为μ，内外径分别为d 和D ，内外径之比接近1，磁路的平均长度l ＝∏*（ D+d ）/2，磁环截面积为A ，均匀磁环。
加电压u感应电压e ＝-u ＝N t ∆∆φ＝NA dtdB由安培环路定律∑⎰=I dl H 得，H l ＝Ni ，i ＝NHl输入到磁场的能量为We ＝⎰t uidt 0＝⎰t dt NHldt NAdB 0*We ＝⎰BHlAdB 0＝V ⎰BHdB 0，式中B 为最终达到的最大值，V ＝A l 为磁环体积。
开关电源参数计算精
1.原理图2.技术指标(1 输入电压:185V AC~240VAC(2输出电压1：+5VDC,额定电流1A，最小电流750mA ; (3输出电压2:+12VDC, 额定电流1A，最小电流100mA ; (4输出电压3:-12VDC ,额定电流1A，最小电流100mA ; (5输出电压4:+24VDC,额定电流1.5A，最小电流250mA ;(6输出电压纹波:+5V,±12V :最大100mV (峰峰值；+24V:最大250mV (峰峰值(7输出精度:+5V,±12V撮大± 5%; +24V:最大± 10%; (8效率:大于80% 3.参数计算(1输出功率：5V 112V 1224V 1.565out P A A A W =x + xx +x = (3-1 (2 输入功率：6581.2580%0.8out in P WP W ===(3-2 (3直流输入电压:采用单相桥式不可控整流电路(max240VAC 1.414=340VDCin V =x (3-3 (min185VAC 1.414=262VDCin V =x (3-4 (4最大平均电流：(m a x(m i n 81. 250. 31262inin in P W I A V V=(3-5(5最小平均电流： (min(max 81.250.24340 in in in P WI A V ==(3-6 (6峰值电流：可以采用下面两种方法计算，本文采用式(3-8的方法。
(minmax (min(min225581.251.550.4262out out out Pk C in in in P P P W I I A V D V V V x =====x (3-7 min 5.55.581.251.71262out Pk C in P W I I A V V x ==(3-8 (7 散热:基于MOSFET的反激式开关电源的经验方法:损耗的35%是由MOSFET产生, 60%是由整流部分产生的。
开关电源的设计及计算
开关电源的设计及计算1.先计算BUCK 电容的损耗（电容的内阻为R buck 假设为350m Ω，输入范围为85VAC~264VAC,频率为50Hz ，P OUT =60W,V OUT =60W ）：电容的损耗：P buck =R buck *I buck,rms 2I buck,rms =I in,min1**32−cline t F t c :二极管连续导通的时间t c =linelineF VpeakV e F **2)min(arcsin *41π−=3ms其中：V min =linein ch in in in F C D P V V *)1(***2min ,min ,−−V peak =2*V in,min其图中的T1就是下面公式中t c或：V min =η*)*21(**2**2min ,min ,in c line o in in C t F P V V −−所以(假设最低输入电压时，输入电流=0.7A)：I buck,rms =I in,min1**32−cline t F =0.7*13*50*32−=1.3A P buck =350m*1.32=0.95W第一步计算电容损耗是为了使用其中的t c 值,电容的容量一般通用范围选2~3μ/W ，固定电压为1μ/W2.输入交流整流桥的计算(假设V TO =0.7V,R d =70m Ω)在同一个时间内有两个二极管同时导通，半个周期内两个二极管连续导通I d,rms =c line in t F I **3min ,=m3*50*37.0=1.04AP diodes =2*(V TO *2min ,in I +R d *I d,rms 2)=2*(0.7*27.0+70m*1.042)=640mW 一个周期内桥堆损耗为:P BR=2*P diodes =2*640m=1.28W桥堆功耗超过1.5W 时，我个人认为应加散热器（特别是电源的使用环境温度较高时）变压器和初级开关MOS ：反激式开关电源有两种模式CCM 和DCM ，各有优缺点。
开关电源计算参考
根据技术指标的要求，输入功率约为62.5W，则原边峰值电流为:Ipk=2Po/(Vin(max)Dmax)=0.69A (1)式中：Po为输出功率，50W；Vin(max)为交流电压的最大值(取240V)经过整流后得到的直流电压的数值，取288V；Dmax为最大占空比，取0.5。
变压器的初级电感量为:Lp=Vin(max)×Dmax/(Ipk×f)=4.02 mH (2)式中：Vin(max)为交流电压的最小值(取185V)经过整流后得到的直流电压的数值，取222V；Dmax为最大占空比，取0.5；f为工作频率，40 kHz。
利用AP法选择最小尺寸的磁芯Ae×Ac=Lp×Lpk×106/(j×Ke×Kc×△Bmax ) = 15.7×103mm4 (3)式中：Lp为前面计算的变压器初级电感量；Ipk为原边峰值电流；j为电流密度(A/mm2 )，这里取为3；Ke为铁芯截面有效系数，选用铁氧体铁芯，Ke=0.98；Kc为铁芯窗口的有效利用系数，取0.3；△Bmax为磁通密度的最大变化量，取0.2据此可选EI33型磁芯，其Ae=9.7×12.7=123.19mm2,Ac=7.3×19.2=140.16mm2(其Ae×Ac=17.3×103mm4)导线截面积为Sx=Iin(max)/j=0.28/3=0.09 mm2 (4)可选择直径为0.41 mm的漆包线。
初级匝数为:Np= Vs×ton/(△Bac×Ae)=123 (5)式中：Vs为原边所加的直流电压的平均值，取264V；ton为最大占空比下的开通时间，为1.2×12.5×10-6s。
次级匝数为Ns=Np×U2/U1=24.6，取25。
式中：U2/U1为变压器原副边的电压比，根据经验数值以及所选开关管的耐压值(500 V)，设定原副边的电压比为5：1)。
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。
开关频率计算公式
开关频率计算公式
开关频率是开关电源中一个重要的参数，也是评估其性能的重要指标之一。
计算开关频率需要考虑多个因素，包括电感、电容、开关管的特性等。
下面介绍一些开关频率的计算公式：
1. 电感电流峰值计算公式
iLpk = Vp / L
其中，iLpk为电感电流峰值，Vp为开关管的主极间峰值电压，L 为电感的电感值。
2. 开关管导通时间计算公式
tON = t1 + t2
其中，tON为开关管的导通时间，t1为开关管的延迟时间，t2为开关管的上升时间。
3. 电容电压变化计算公式
ΔV = iLpk × tOFF / C
其中，ΔV为电容电压变化，iLpk为电感电流峰值，tOFF为开关管的关断时间，C为电容的电容值。
4. 开关频率计算公式
fSW = 1 / (tON + tOFF)
其中，fSW为开关频率，tON为开关管的导通时间，tOFF为开关管的关断时间。
以上是几种常见的开关频率计算公式，可以根据具体的电路参数进行使用。
开关电源常用公式汇总
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总一、MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax：式中：Vor为副边折射到原边的反射电压，当输入为AC 220V时反射电压为135V；VminDC为整流后的最低直流电压；VDS为MOSFET功率管导通时D与S极间电压，一般取10V。
二、变压器原边绕组电流峰值IPK为:式中：η为变压器的转换效率；Po为输出额定功率，单位为W。
三、变压器原边电感量LP:式中：Ts为开关管的周期(s)；LP单位为H。
式中：Ae为磁芯的有效截面积(cm2)；△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)；Lp单位取H，IPK单位取A，lg单位为mm。
五、变压器磁芯反激式变换器功率通常较小，一般选用铁氧体磁芯作为变压器磁芯，其功率容量AP为式中：AQ为磁芯窗口面积，单位为cm2；Ae为磁芯的有效截面积，单位为cm2；Po是变压器的标称输出功率，单位为W；fs为开关管的开关频率；Bm为磁芯最大磁感应强度，单位为T；δ为线圈导线的电流密度，通常取200～300A/cm2，η是变压器的转换效率；Km为窗口填充系数，一般为0.2~0.4；KC为磁芯的填充系数，对于铁氧体为1.0。
根据求得的AP值选择余量稍大的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之比较大的磁芯，这样磁芯的窗口有效使用系数较高，同时可以减少漏感。
六、变压器原边匝数NP:式中：△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)，Ae单位为cm2，Ts单位为s。
式中：VD为变压器二次侧整流二极管导通的正向压降。
八、功率开关管的选择开关管的最小电压应力UDS一般选择DS间击穿电压应比式(9)计算值稍大的MOSFET功率管。
九、绕组电阻值R：式中：MUT为平均每匝导线长度(cm)；N为导线匝数；为20℃时导线每cm的电阻值(μΩ)。
十、绕组铜耗PCU为：原、副边绕组电阻值可通过求绕组电阻值R的公式求出，当求原边绕组铜耗时，电流用原边峰值电流IPK 来计算;求副边绕组铜耗时，电流用输出电流Io来计算。
开关电源设计计算公式
开关电源设计计算公式开关电源是一种能将交流电转换为直流电的电源，其特点是高效率、体积小、功率密度高。
开关电源的设计可分为两个部分：功率部分和控制部分。
功率部分主要包括输入滤波电路、整流电路、滤波电路和开关变换电路等；控制部分主要包括PWM控制电路和反馈控制电路等。
下面将详细介绍开关电源设计的计算公式。
1.输入电压计算公式：开关电源的输入电压可以由交流电源转换得到。
常用的交流电压为220V或110V。
对于220V交流电压来说，经过整流和滤波后，得到的平均电压为：Vavg = Vpk / π其中，Vavg为平均电压，Vpk为峰值电压。
2.输出电压计算公式：开关电源的输出电压取决于开关变换电路的设计。
常见的开关变换电路包括降压变换、升压变换和变换。
a.降压变换电路：降压变换电路是将输入电压通过变压器降低得到所需的输出电压。
降压变换电路的输出电压计算公式为：Vo = Vin * (D / (1-D))其中，Vo为输出电压，Vin为输入电压，D为占空比。
b.升压变换电路：升压变换电路是将输入电压通过变压器升高得到所需的输出电压。
升压变换电路的输出电压计算公式为：Vo = (Vin / (1-D)) * D其中，Vo为输出电压，Vin为输入电压，D为占空比。
c.变换电路：变换电路是将输入电压通过变压器升高或降低得到所需的输出电压。
变换电路的输出电压计算公式为：Vo = (Vin / (1-D1)) * D1 * (1-D2)其中，Vo为输出电压，Vin为输入电压，D1和D2为占空比。
3.电流计算公式：开关电源的电流计算包括输入电流和输出电流。
a.输入电流计算公式：输入电流计算公式为：Iin = Pout / (η * Vin)其中，Iin为输入电流，Pout为输出功率，η为开关电源的效率，Vin为输入电压。
b.输出电流计算公式：输出电流计算公式为：Iout = Pout / Vo其中，Iout为输出电流，Pout为输出功率，Vo为输出电压。
开关电源设计计算公式
CDQZ-5107SEHOTTKY 计算方法1、由于前面计算变压器可知：Np=82T 3Ns=13T 32、在输入电压为264Vac 时，反射到次级电压为：Vmax=264Vac*2=373V DCV SR =P S N N *Vmax =8213*373=59.5V DC 3、设次级感量引起的电压为：（VR ：初级漏感引起的电压）V RR =PS N N *V R =8213*90=14.5V DC 4、计算肖特基的耐压值：V PP =V SR +V RR +V o =59.5+14.5+12=86V DC5、计算出输出峰值电流：V SPK =D I O -12=474.011*2-=3.8A 6、由计算变压器可知：I rms =1.59A故选择3A/100V 的肖特基满足设计要求。
（因3A 的有效值为3.9A ）客户名称客户编号公司编号样品单编号日期输入范围输入电压电流CDQZ-5107MOSFET 计算方法1、由于前面计算变压器可知：Np=82T 3Ns=13T 32、输入电压最大值为264Vac ，故经过桥式整流后，得到：Vmax=264Vac*2=373V DC3、次级反射到初级的电压为：V PR =S P N N *V O =1382*12=76V DC 4、由前面计算变压器可知，取初级漏感引起的电压，V R =90V DC ，故MOFET 要求耐压值为：V DS =V max +V R +V PR =373+90+76=539V DC5、计算初级峰值电流：I rms =DF V I V in O P *** =6.0*100*88.01*82=0.227A ∴I PK =3D I rms =3473.0227.0=0.571A 6、故选择2A/600V 的MOSFET 满足设计要求，即选用仙童2N60C 。
客户名称客户编号公司编号样品单编号日期输入范围输入电压电流CDQZ5107输入及输出电容估算方法一、输入电解电容计划算方法：1、因输出电压12V 输出电流1A 故输出功率：Pour=Vo*Io=12.0V*1A=12W2、设变压器的转换效率为80%，则输出功率为12W 的电源其输入功率：Pin=Pout/效率=15%8012=W 3、因输入最小电压为90VAC ，则直流输出电压为：Vin=90*2=127Vdc故负载直流电流为：I=Vin Pin =A V acW 1182.012715=4、设计允许30V 峰一峰值的纹波电压，并且电容要维持电压的时间为半周期，即半周期的线性频率的交流电压在约是8ms 则：C=uF V t I 6.313010*8*1182.0.3==∆-实际用选择用33uF5、因最大输入电压为264Vac ，则直流输出电压为:V1=264*2=373Vdc实际选用耐压400Vdc 的电解电容,故选用47uF/400v 电解电容可以满足要求。
最全开关电源相关计算表格
6 8.98
40 25 162.计算结果
Vdcmin 99.00 Vdcmax ###### 反射电压（V） Vf ###### 周期 μ s T 16.67 最大导通时间( μs) t 6.84 Dmax0.59 最大占空比 输入功率（W） Pin 12.50 初级电流 Ip 0.43 最大电感量（mHLp ） 2.27 初级次级匝数比 n 28.45 磁芯气隙（cm） lg 0.07 初级匝数（Turn） Np ###### 初级线径（mm）Dp 0.39 输入电压（V） 次级匝数（Turn） Ns 7.12 次级线径（mm）Ds 0.84 辅助匝数（Turn） Na 22.80 辅助线径（mm）Da 0.19 0 输出电压3（V） V3 0 输出电流3（A） I2
-HB001
117.00 344.50 222.30 16.67 6.67 0.40 12.50 0.13 2.92 0.27 0.36 162.50 0.30 0.15 0.72 0.07 7.99 0.82 22.22 0.30
数据 117.000
16.667 10.250 初次匝比 0.615 0.057043651 12.500 VIPK电流 0.128 0.78 6.903 0.8670 0.174 0.32 0.154 162.500 87.65217391 0.229 0.231 1.150 0.170 5.000 5 0.778 次级匝数 13.913 28.14401934 0.183 磁强度（T） 0.239583333
yyf
调整
HB002 90.00 100.8
HB003 90.00 80.00 16.67 0.40 0.50 0.23 0.1210 0.14 125.00 0.26