几种开关电源变压器设计计算方法

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反激式变压器开关电源电路参数计算

反激式变压器开关电源电路参数计算

反激式变压器开关电源电路参数计算反激式变压器开关电源电路是一种常见的电源电路,其主要用于将输入电压转化为所需要的输出电压,常见的应用包括电子设备、通信设备、计算机等。

在设计反激式变压器开关电源电路时需要考虑多个参数,包括输入和输出电压、电流、功率以及工作频率等。

首先,我们需要计算变压器的参数。

变压器是反激式变压器开关电源电路的核心部件。

反激式变压器开关电源电路通常使用升压变压器,其输入电压较低,经变压器升压后得到所需的输出电压。

计算变压器的参数包括变比和电流等。

计算输入电压和输出电压的变比,可以根据所需的输出电压和输入电压来计算。

变比=输出电压/输入电压。

计算变压器的电流,可以通过功率平衡来计算。

功率平衡公式为:输入功率=输出功率。

输入功率可以通过输入电压和输入电流计算,输出功率可以通过输出电压和输出电流计算。

接下来,我们需要计算开关管的参数。

开关管是反激式变压器开关电源电路的关键部件,主要作用是开关电流以实现输入输出电压的转换。

计算开关管的参数包括开关频率、工作电流和功率等。

开关频率是指开关管开关的频率,一般为几十KHz到几百KHz。

开关频率较高可以减小变压器的体积,但同时也会增加开关管的损耗和噪声。

工作电流是开关管在工作状态下的电流。

根据功率平衡公式,可以计算出变压器的输入电流和输出电流,从而得到开关管的工作电流。

开关管的功率损耗是通过电压和电流来计算的。

功率损耗=电压*电流。

此外,在设计反激式变压器开关电源电路时还需要考虑电源电路的效率。

电源电路的效率是指输出功率与输入功率的比值,可以通过输入功率和输出功率来计算。

计算电源电路的效率,可以使用功率平衡公式。

效率=输出功率/输入功率。

以上是反激式变压器开关电源电路的参数计算的一般步骤。

在实际设计时,还需要根据具体的应用需求来确定参数的取值,并进行相应的调整和优化。

反激式变压器开关电源电路参数计算

反激式变压器开关电源电路参数计算

反激式变压器开关电源电路参数计算
一、基本参数
1、变压器参数:
变压器由两个线圈构成,一个为高压线圈(H),另一个为低压线圈(L),均为叠加结构。

变压器的形状参数可表示为:VH:高压线圈的电压,VL:低压线圈的
电压,Nh:高压线圈匝数,Nl:低压线圈匝数,a:高压线圈电感与低压
线圈电感的比值,Lh:高压线圈电感,Ll:低压线圈电感。

变压器的负载特性可表示为:Rc:负载电阻,Xl:负载电抗,RL:灰
尘损耗,Xm:空载损耗,RL:空载电抗。

2、开关管参数:
开关管由长短两个极构成,一个为高压极(H),另一个为低压极(L)。

开关管的形状参数可表示为:VH:高压极的电压,VL:低压极的电压,Vt:开关管的阈值电压,Rt:开关管的阈值电阻,Ct:开关管的阈值电容,Rg:开关管的电阻,Cg:开关管的电容。

二、计算方法
1、确定变压器的输出电压:
根据变压器规格,计算其实际输出电压Vout:
Vout=VH*Nh/(Nh+Nl)
其中,VH为高压线圈的电压,Nh为高压线圈的匝数,Nl为低压线圈的匝数。

反激式开关电源变压器计算

反激式开关电源变压器计算

反激式开关电源变压器计算反激式开关电源变压器是一种常见的电源变压器,它具有体积小、效率高、质量轻等优点,在电子设备中得到广泛应用。

在设计反激式开关电源变压器时,需要考虑多个因素,包括输入和输出电压、功率、负载特性、开关频率等。

下面将详细介绍反激式开关电源变压器的计算。

首先,需要确定变压器的额定功率。

根据电源的负载特性和所需电压,可以推算出变压器的额定功率。

以输出电压为12V,负载电流为1A为例,根据功率公式P=VI,可以得到变压器的额定功率为P=12V*1A=12W。

接下来,需要确定变压器的输入和输出电压。

输入电压是指变压器的输入端电压,输出电压是指变压器的输出端电压。

一般来说,变压器的输入电压和输出电压由电源的输入电压和所需电压决定。

例如,如果电源的输入电压为220V,所需输出电压为12V,则输入电压为220V,输出电压为12V。

然后,需要确定变压器的变比。

变比是指变压器的输入和输出电压之间的比值。

根据变压器的变比公式Np/Ns=Vs/Vp,其中Np是主绕组匝数,Ns是副绕组匝数,Vs是输出电压,Vp是输入电压,可以计算得到变压器的变比。

以输入电压220V和输出电压12V为例,如果变比为1:10,则主绕组匝数Np=10,副绕组匝数Ns=1接着,需要确定变压器的工作频率。

工作频率是指变压器在工作过程中的开关频率,一般常用的工作频率有50Hz和60Hz。

根据变压器的工作频率,可以选择相应的工作频率范围内的电流密度。

例如,如果工作频率为50Hz,可以选择电流密度为1.8A/mm²。

最后,需要根据上述参数计算变压器的线径和匝数。

根据变压器的功率和工作频率,可以计算得到变压器的电流。

例如,根据功率公式P=IV,变压器的电流为I=P/V=12W/12V=1A。

根据电流密度和电流,可以计算出变压器的线径。

例如,根据线径公式A=πd²/4,可以计算得到线径d=√(4A/π)=√(4*1A/π)≈0.64mm。

开关电源高频变压器AP法计算方法

开关电源高频变压器AP法计算方法

开关电源高频变压器AP法计算方法开关电源的高频变压器在设计和计算时,常采用AP法(Amplitude and Phase Method),即幅相法。

该方法可以使计算过程更简洁,且准确度较高。

以下是使用AP法计算开关电源高频变压器的方法及步骤。

1.确定设计要求:- 输入电压:Vin- 输出电压:Vout- 输出功率:Pout- 输入频率:Fin- 输出频率:Fout-漏感相对占空比:D-反馈变压器线匝比:Np/Ns2.计算输出电流:输出电流Iout = Pout / Vout3.计算输入电流:输入电流Iin = Pout / Vin4.计算变压器线圈匝数:输入线圈匝数Np = Ns * Vin / Vout5.设计漏感:选择适当的漏感系数k,一般为0.3到1之间。

漏感Lp = k * (Np)^2 / Fin6.计算变压器参考电流:变压器参考电流Ir = Iout * Vin / Vout7.计算变压器参考电压:变压器参考电压Ur = Vout * (1 - D) * (Ns / Np)8.计算变压器的磁链:变压器的磁链Br = Ur / (Fout * A)其中,A为变压器的有效截面积,可根据铁心截面积和线圈层数来计算。

9.根据设计选取合适的磁芯材料:根据计算得到的磁链值Br,选择合适的磁芯材料,常见的磁芯材料有硅钢片、氧化锌和磁性体等。

10.计算变压器的磁芯截面积:由所选磁芯材料的B-H曲线,可以得到磁芯的饱和磁感应强度Bs,通过Ur和Fout的大小关系判断是否选择合适的磁芯尺寸。

11.计算变压器的线圈电流密度:线圈电流密度Jc=Ir/Ap其中,Ap为变压器的有效截面积。

12.计算变压器的线圈匝数:输出线圈匝数Ns = Ap * Jc / (2 * Iout)13.计算输入电压的有效值:输入电压的有效值Vin_rms = Vin / sqrt(2)14.计算输入电流的有效值:输入电流的有效值Iin_rms = Iin / sqrt(2)15.计算变压器的有效值电流密度:有效值电流密度J_rms = Iin_rms / Ap16.计算输入线圈匝数:输入线圈匝数Np = Ap * J_rms / (2 * Iin_rms)17.验证设计结果:使用计算得到的变压器参数进行实际设计和模拟验证,根据设计要求进行调整。

反激式开关电源变压器的设计参看

反激式开关电源变压器的设计参看

+24V
(24+0.7)*3
Ns24 =
= 13匝
5+0.7
取13匝
技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
2.9 检查相应输出端电压误差
Vsn
δVsn%=(( =
*Ns’n-Vsn)/Vsn)*100%
Nsn
12
+12V δVS12%=(( =
*7-12)12)*100%=4.79%
6.68
表一 输出功率与大致的磁芯尺寸的关系
输出功率/W
<5 <25 <50 <100 <250
MPP环形 磁芯直径/(in/mm)
0.65(16) 0.80(20) 1.1(30) 1.5(38) 2.0(51)
E-E、E-L等磁芯 (每边)/(in/mm)
0.5(11) 1.1(30) 1.4(35) 1.8(47) 2.4(60)
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)
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反激式开关电源变压器设计(2)
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:
次级铜损: Pcu+5V=(3*69.24*10-3*0.085/6)32 =0.026W 0.07W
Pcu+12V=(4*69.24*10-3*0.085/4)22 =0.024W 0.06W
Pcu+24V=(6*69.24*10-3*0.085/2)12 =0.018W 0.05W

开关电源变压器设计工具(详细计算)

开关电源变压器设计工具(详细计算)

参数
相关参数及说明 (反馈绕组)( 说明
反馈绕组因输出电流小,一般取最小线径或与初级线圈一样
注:1)实际计算的线圈参数仅为理论参考,实际应用中,因磁芯参数及绕线工艺影响,需进行具体调整并实测后确定
功率(W) 5 0 0 5
) 经验或计算值 5 100 0.45 0.75 0.296
经验或计算值 62 100: N=UR/(UOUT+UF) Np=UDC *Ton /(△B*Ae) Ns=Np/N(取整数) 参数
Ton=D/F 相关参数及说明 说明 NS=NP/N
UR UOUT UF N UDC D F △B Ae Np Ns(5V) NP Na N15V N20V
反向电动势,即:关断期间,初级从次级感应到的电压值 与最大占空比及输入电源范围有关,经验推荐值(V) UR= VinDCmin*Dmax/(1-Dmax)=100 *0.45/(1-0.45)≈80V 实际所需的输出电压(以主输出端作参考)(V) 输出整流管正向压降,参照相关二极管DATASHEET(V) 反激系数N=UR/(UOUT+UF) 同上 同上 同上 EE19/PC40磁芯参数:与工作频率、磁芯材料有关 反激: △B= 65%(Bs-Br) =0.65*(520-100)=0.27(T) EE19/PC40磁芯参数:(资料查询)(mm2) 原边绕组匝数(预估) Np=UDC *Ton /(△B*Ae)*1000 Ton=D/F 主输出绕组匝数:Ns=Np/N Ns=Np/N(取整数) 二次推算原边绕组匝数 (NP=N*Ns) 辅绕组Na=NS/Uout*UA (典型值UA取15V) 15V输出绕组匝数:N15V=NS/Uout*15 20V输出绕组匝数:N15V=NS/Uout*20

开关电源-高频-变压器计算设计

要制造好高频变压器要注意两点:一是每个绕组要选用多股细铜线并在一同绕,不要选用单根粗铜线,简略地说便是高频交流电只沿导线的表面走,而导线内部是不走电流的实习是越挨近导线中轴电流越弱,越挨近导线表面电流越强。

选用多股细铜线并在一同绕,实习便是为了增大导线的表面积,然后更有效地运用导线。

二是高频逆变器中高频变压器最好选用分层、分段绕制法,这种绕法首要目的是削减高频漏感和降低分布电容。

1、次级绕组:初级绕组绕完,要加绕(3~5层绝缘垫衬再绕制次级绕组。

这样可减小初级绕组和次级绕组之间分布电容的电容量,也增大了初级和次级之间的绝缘强度,契合绝缘耐压的需求。

减小变压器初级和次级之间的电容有利于减小开关电源输出端的共模打扰。

若是开关电源的次级有多路输出,而且输出之间是不共地的为了减小漏感,让功率最大的次级接近变压器的初级绕组。

若是这个次级绕组只要相对较少几匝,则为了改善耦合状况,仍是应当设法将它布满完好的一层,如能够选用多根导线并联的方法,有助于改善次级绕组的填充系数。

其他次级绕组严密的绕在这个次级绕组的上面。

当开关电源多路输出选用共地技能时,处置方法简略一些。

次级能够选用变压器抽头方式输出,次级绕组间不需要采用绝缘阻隔,从而使变压器的绕制愈加紧凑,变压器的磁耦合得到加强,能够改善轻载时的稳压功能。

2、初级绕组:初级绕组应放在最里层,这样可使变压器初级绕组每一匝用线长度最短,从而使整个绕组的用线为最少,这有效地减小了初级绕组自身的分布电容。

通常状况下,变压器的初级绕组被规划成两层以下的绕组,可使变压器的漏感为最小。

初级绕组放在最里边,使初级绕组得到其他绕组的屏蔽,有助于减小变压器初级绕组和附近器材之间电磁噪声的相互耦合。

初级绕组放在最里边,使初级绕组的开始端作为衔接开关电源功率晶体管的漏极或集电极驱动端,可削减变压器初级对开关电源其他有些电磁打扰的耦合。

3、偏压绕组:偏压绕组绕在初级和次级之间,仍是绕在最外层,和开关电源的调整是依据次级电压仍是初级电压进行有关。

反激式开关电源变压器设计说明


2.6 计算一次绕组最大匝数Npri
Lpri 452*10-6
Npri = =
= 61.4匝 取Npri=62匝
AL 120*10-9
2.7 计算二次主绕组匝数NS1〔NS1为DC+5V绕组
Npri<V01+VD><1-Dmax> 62*<5+0.7>*<1-0.5>
Ns1=
=
= 2.78匝
Vin<min>Dmax
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反激式开关电源变压器设计(2)
表二 变压器窗口利用因数
变压器情况
窗口
反激式变压器 一个二次绕组 两个或多个二次绕组 相互隔离的二次绕组 满足UL或CSA标准 满足IEC标准 法拉第屏屏蔽
1.1 1.2
1.3 1.4 1.1 1.2 1.1
用下式按变压器情况将各窗口利用因数综合起来 Knet=Ka.Kb…
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反激式开关电源变压器设计(2)
变压器绕制结构如下:
0.06/3层 0.06/3层 0.06/3层 0.06/3层
偏置绕组 ½一次绕组 二次绕组 ½一次绕组
3mm
3mm 技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
2.11 计算变压器损耗
1铜损:Pcun = NnV* MLT*Rn>In2 MLT = 2E+2C=2*25.27+2*9.35=69.24mm
5+0.7
取13匝
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反激式开关电源变压器设计(2)
2.9 检查相应输出端电压误差 Vsn
δVsn%=<< = *Ns’n-Vsn>/Vsn>*100% Nsn

反激式开关电源变压器快速计算

反激式开关电源变压器快速计算反激式开关电源变压器是一种常用于电子设备的高频变压器,其工作原理是使用开关管控制功率的传递和调节输出电压。

反激式开关电源变压器的设计和计算过程需要考虑多个因素,包括输入输出电压、电流、功率因数、开关频率等。

本文将从基本原理、设计要求、计算步骤以及实例分析等方面进行详细介绍。

一、基本原理【插入反激式开关电源变压器工作原理图】二、设计要求设计反激式开关电源变压器需要满足以下几个基本要求:1.输入输出电压和电流:根据实际应用需求确定输入输出电压和电流的大小。

2.功率因数:根据实际应用需求确定功率因数的大小。

3.变压比:根据输入输出电压之间的关系和功率需求确定变压比。

4.开关频率:根据实际应用需求和电气性能确定开关频率。

5.效率:根据设计要求确定电源的效率指标。

三、计算步骤设计反激式开关电源变压器的计算步骤如下:1.确定输入输出电压和电流的大小,根据功率的计算公式P=UI计算出输入输出功率。

2.根据功率因数的要求,计算出功率因数修正系数。

功率因数修正系数是根据电源的额定功率和功率因数要求来确定的。

3.根据输入输出功率和变压比的关系计算出变压比。

4.计算出变压器的二次侧电流。

5.根据输入输出功率和开关频率的关系计算出开关管的平均电流。

6.根据开关管的平均电流和转换频率计算出开关管的功率。

7.根据开关管的功率和效率求出变压器的损耗。

8.根据变压器的损耗和效率确定变压器的额定容量。

四、实例分析以一个反激式开关电源变压器的实例来说明计算过程。

假设输入电压为220V,输出电压为12V,输出电流为2A,功率因数为0.9,开关频率为50kHz。

1.计算输入输出功率:输入功率 P_in = U_in * I_in = 220V * I_in输出功率 P_out = U_out * I_out = 12V * 2A2.计算功率因数修正系数:根据实际设计要求确定功率因数修正系数。

3.计算变压比:变压比 m = U_out / U_in = 12V / 220V4.计算二次侧电流:I_sec = P_out / U_out = 2A5.计算开关管的平均电流:I_avg = P_out / U_in = 2A6.计算开关管的功率:P_sw = I_avg * U_in7.计算变压器的损耗:根据实际设计要求确定变压器的效率。

开关电源变压器设计实例(详细公式)

高频率变压器的设计例: 输入电压:85~264V输入电压频率:50/60HZ输出电压::12VDC输出电流:5A一、选择CORE的大小:通常按输出功率查CORE厂商的资料,根据CORE高度,在100KHz,与之对应的功率选择功率型的CORE.查TDK PQ2620 PC4 Ui=2300Nh Ae=119mm2 Bs=380mT(100℃) Br=140mT(23℃)二、计算输入电流平均值:PoutIav=η*Vin〈min〉Vin〈min〉=90V*√2-20〈直流涟波及整流管压降〉=110〈V〉η----效率 V out≧12V η=80~85%V out<12V η=75~80%此处选η=80%60Iav= = 0.68〈A〉0.8*110三、计算输入峰值电流大小:2 IavIp2连续工作模式(CCM) 不连续工作模式(DCM) CCM----连续工作模式,L ηEMC 差适合小功率DCM----不连续工作模式, L ηEMC 好适合大功率2*0.68Ipk= = 1.92〈A〉(1+0.55)*.45四、计算初级电感:Vin(min).DmaxLp=Ip‧fDmax=0.4~0.5 此处选Dmax=0.45工作频率选f=62KHz110*0.45Lp= <H>=0.423mH =423uH1.95*60*103五、计算初级匝数:Lp*Ip Vin‧TonNp= = *104Ae‧B B‧Ae1Ton= * 0.45 = 7.5us60*103Ae---- 铁芯截面积B---- 2000~2500 高斯,此处选B=2250高斯.110*7.5Np= * 104 =30.8(TS) 选取 31TS2250*1.19六、计算次级匝数Vin(min)‧Ns‧Dam=(V o+V D)‧Np‧(1-Dam)(V o+V D)‧Np‧(1-Dam) ( 12+0.5 )*31*0.55Ns= = =4.3(Ts) Vin(min)‧Dmax 110*0.45此处选Ns= 5Ts七、修正初级圈数和电感:Vin(min).Ns.Dmax 110*5*0.45Np= = = 36匝(V o+V D)‧Np‧(1-Dam) 12.5*0.55Np.Ae.BLp= *10-4 uH36*119*2250=八、计算Nb(V o+V D)Nb=6.68Ts 选 Nb=7Ts 故 Np:Ns:Nb=36:5:7 Lp=500uH九、计算电流的大小:1.初级电流有效值IrmsIrms=Ipk.√Dmax.(Krp2/3-Krp+1) 或 (Irms=Ipk/√6)Kpp----最小值 0.6<连续模式>,最小值1.0<不连续模式>此处选Krp=0.92 Irms=1.95/√6=0.8A2.次级峰值电流IspkNp. Ipk=Ns IspkIspk=1.95*36/5=14(A)3.次级电流有效值Isrms=Ispk.√(1-Dmax).Krp2/3-Krp+1)或 9(Isrms=Ispk/√6)Isems=14/√6=5.75(A)。

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RCC方式电源变压器设计计算方法 在RCC設計中,一般先設定工作頻率,如為50K,然後設定工作DUTY在90V入力,最大輸出時為0.5 假設設計一功率為12V/1A 1. 最大輸出電流為定格電流的1.2~1.4倍,取1.3倍. 2. 出力電力Pout = Vout × Iout = 12V×1.3A = 15.6W 3. 入力電力 Pin = Pout/∩=22.3W(RCC效率∩一般設在65%~75% , 取70%) 4. 入力平均電流Iin=Pin/Vdc(INmin)=22.3/85*1.2=0.22( Vin(DCmin) = Vac(Inmin)×1.2) 5. T=1/swF=1/50K=20uS Ton=Toff=10uS 6. Ipk=Iin入力平均電流*2/DUTY=0.22*2/0.5=0.88 7. 一次側電感量Lp=Vin(DCmin)*Ton/Ipk=102*10/0.88=1159uH取1160uH 8. 選擇磁芯,根据磁芯規格,選擇EI28. Ae=0.85CM^2 動作磁通=2000~2800取2000(當然,這是很保守的作法) 9. Np=Ipk*Lp*K/Ae*▲Bm=(0.88*1160*100)/(0.85*2000)=60Ts 10. Ns=(Vout+Vf)*Np/Vin(DCmin)=7.6 取8Ts 11. 輔助電壓取5V(電晶體) 如功率管使用MOSFET則應設為11V 12. Vin(DCmin)/Np=Vb/Nb----Nb=2.94 取3Ts 故變壓器的構造如下: Lp=1160uH Np=60Ts Ns=7Ts Nb=3Ts 以上 采用三明治繞法: 三明治繞法詳解: 所謂三明治就是夾層繞法,因結構如同三明治一樣,所以叫三明治繞法. 通常會有兩種繞法: 1. 一次側平均法,就是a.最底層繞上一半的圈數,b.然後再繞二次側,c.再繞一次側的另一半.d.再繞Vcc. 最常用的做法還會在二次側上下兩層各加一銅箔或繞線屏蔽.在小功率上會起到Y電容的效果,所以說在小功率上有些人說可以不用Y電容,其實在整體成本上沒有太大的差別. 2. 屏蔽繞法, 就是a.最底層繞上與二次相同的圈數,b.然後再繞二次側,c.再繞一次側的其它圈數.d.再繞Vcc. 這種方式很少加屏蔽. 當然還有很多種不同的配對方式.但基本原理是一樣的.

三明治的真正用意就是減小漏感,人為的在一次與二次之間加上一個寄生電容. 用三明治繞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。 1. 从理论上说,漏感大了,IP值也就大了,电流模式下的取样也就大了,短路自然好做,也没什么奇怪的。 2.三明治繞法可以减小漏感,但会增加层间电容,所以对EMI的传导反而不利,必须在原、副边跨接一个Y电容解决。因此,小功率场合一般不采用三明治繞法。 般RCC设计时都把重载低压定在50KHz. 反激式电源设计计算方法 单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感,它要承担着储能、变压、传递能量等工作。下面对工作于连续模式和断续模式的单端反激变换器 的变压器设计进行了总结。 1、 已知的参数 这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定,包括:输入电压Vin、输出电压Vout、每路输出的功率Pout、效率η、开关频率fs(或周期T)、线路主开关管的耐压Vmos。 2、 计算 在反激变换器中,副边反射电压即反激电压Vf与输入电压之和不能高过主开关管的耐压,同时还要留有一定的裕量(此处假设为150V)。反激电压由下式确定: Vf=VMos-VinDCMax-150V 反激电压和输出电压的关系由原、副边的匝比确定。所以确定了反激电压之后,就可以确定原、副边的匝比了。 Np/Ns=Vf/Vout 另外,反激电源的最大占空比出现在最低输入电压、最大输出功率的状态,根据在稳态下,变压器的磁平衡,可以有下式: VinDCMin•DMax=Vf•(1-DMax) 设在最大占空比时,当开关管开通时,原边电流为Ip1,当开关管关断时,原边电流上升到Ip2。若Ip1为0,则说明变换器工作于断续模式,否则工作于连续模式。由能量守恒,我们有下式: 1/2•(Ip1 Ip2)•DMax•VinDCMin=Pout/η 一般连续模式设计,我们令Ip2=3Ip1 这样就可以求出变换器的原边电流,由此可以得到原边电感量: Lp= DMax•VinDCMin/fs•ΔIp 对于连续模式,ΔIp=Ip2-Ip1=2Ip1;对于断续模式,ΔIp=Ip2 。 可由AwAe法求出所要铁芯: AwAe=(Lp•Ip22•104/Bw•K0•Kj)1.14 在上式中 Aw为磁芯窗口面积,单位为cm2 Ae为磁芯截面积,单位为cm2 Lp为原边电感量,单位为H Ip2为原边峰值电流,单位为A Bw为磁芯工作磁感应强度,单位为T K0为窗口有效使用系数,根据安规的要求和输出路数决定,一般为0.2~0.4 Kj为电流密度系数,一般取395A/cm2 根据求得的AwAe值选择合适的磁芯,一般尽量选择窗口长宽之比比较大的磁芯,这样磁芯的窗口有效使用系数较高,同时可以减小漏感。 有了磁芯就可以求出原边的匝数。根据下式: Np=Lp•Ip2•104/Bw•Ae 再根据原、副边的匝比关系可以求出副边的匝数。有时求的匝数不是整数,这时应该调整某些参数,使原、副边的匝数合适。 为了避免磁芯饱和,我们应该在磁回路中加入一个适当的气隙,计算如下: lg=0.4π•Np2•Ae•10-8/Lp 在上式中,lg为气隙长度,单位为cm Np为原边匝数, Ae为磁芯的截面积,单位为cm2 Lp为原边电感量,单位为H 至此,单端反激开关电源变压器的主要参数设计完成。我们应该在设计完成后核算窗口面积是否够大、变压器的损耗和温升是否可以接受。同时,在变压器的制作中还有一些工艺问题需要注意。

反激变压器设计(参数,步骤),计算公式.

本文结合具体例子,在经典书籍基础上,提供了更简洁明了的反激变压器设计方法。并对较难理解部分做了详细解释。

一、设计初始条件: 输入电压范围: AC 85-265V 输出电压和电流见下表:(最大输出功率 50W ,最大输入功率不大于 75W )项目特色:低成本、高交叉调整率。实现该特色关键在于反激变压器设计。在开关管开通时,原边电流不断上升,在 Ton 结束时至峰值 Ip ,这个 Ip 在开关断开的瞬间,会被传递到副边。最初传递到副边的电流在副边的分配原则是:大多数会传递到漏感最小的那一路输出。如果这一路没有用做开关管 PWM 的反馈控制,它的峰值就会很高。调试中通过对该路增加副边小电感来控制开关关断期间副边调整率的变化率,从而实现了较高的交叉调整率。

变压器设计参数: 设计前先要确定参数:磁芯,预设频率,最大占空比,输入输出参数,预估效率(用于估算输入平均电流),设计中参数初选如下:

磁芯采用 NICERA FEER-28L( 详细选择步骤参见 , f = 90kHz , Dmax = 0.45 ,最小输入电压 Vin = 110V ,输出折合到 5V 电流 10A ,效率 η = 75 %。

计算变压器,一般选择最低的交流输入电压,最大的输出功率做为工作点,这个是最苛刻的一个点,原因见后面分析 A1 。 设计步骤:

1 ,根据法拉第定律,计算最低输入电压,最大负载条件的原边乍数: Np = Vs*Ton/( △ Bac*Ae). △ Bac=kBs(k=0.6 ~ 0.8). 在此取 k = 0.6 , Vs = 110V , ton = 5μS , △ Bac = 0.37mT , Ae = 87mm2 。 代入得到 Np = 28.1 ,取 28 。

2, 根据输出输入电压计算副边乍数: Ns:Np = Vo ( 1-D ) / 〔 Vp*D 〕。 在此, Np=28 , Vo=6.3V , D = 0.45 , Vp = 110V ,代入得: Ns = 1.96 。考虑实际线路中,+ 12V 线圈接于 5V 整流管后,为方便调试,实际变压器取了 3 乍。也就是 Dmax 大概为 0.36 。副边伏秒值减小,增加了电能传输时间,利于变压器工作。

3, 确定开关开通工作时,直流成分 Idc 和交流成分 Iac 的大小, Idc 和 Iac 的确定。通过调节气隙大小来实现。选定原则:变压器磁通在满足 △ Bac+ △ Bdc 证较小损耗的正常工作。

该步骤在具体设计时,可以先大致估算一下直流交流成分比例,根据输入功率计算平均输入电流,并根据占空比计算开关开通时的平均电流,然后由直流交流比算出原边电感 Lp 。在绕制变压器时,调节气隙,调节原边电感值为 Lp 。

Idc/Iac = k 比值选取,根据输入范围大小选取。输入范围较大,k 可取的大一些, 0.8-1.2 ;输入范围小,则可取的小一些,0.4-0.8 。

此时取 k = 1 , 110V 输入时,此时平均电流: Is = 75/110 = 0.68A , 开关开通时间平均电流: Ion =( IsxTs ) /ton = 1.98A ,由图 c ,易得 Idc = Iac = 2/3*Ion = 1.32A ,原边电感, Lp = (VsX △ t)/Iac = 316μH 。 Lg = μ0*Np2*Ae/Lp=4π* 10-7*282*87/316 = 0.27mm , 实际取 0.3mm ,换算实际 Lp = 285μH , Iac = 1.46A , Idc = 1.25A 。 验算 △ Bac+ △ Bdc 171mT ; △ Bdc = μH = μ0*Np*Idc/Lg = 4π* 10-7*28*1.25/0.3 = 146mT

△ Bac+ △ Bdc = 171+146 = 317mT<370mT 。 4 ,其余各绕组乍数确定 在实际线路中, 5V 和 12V 接法如图,减少了 5V 二极管压降对 12V 的影响,提高了交叉调整率。 12V 按副边电压计算乍比,设计为: 4 。- 12V 采用了二次线性稳压,采用 8 乍,供电绕组也是 8 乍。

交叉调整率的调试 通过在副边增加小电感 Lg1 , Lg2 来控制开关关断初期,副边绕组电流的分配。如下图。

Lg1 , Lg2 具体电感值可参考以下式子: 以上总结了反激多路输出变压器设计要点: 1 、 确定原边直流、交流峰值比,此值决定开关电源工作模式( DCM , CCM )。 2 、 通过增加小电感,改善反激多路输出交叉调整率的方法。 综上所述:最大占空比 Dmax (或者乍比), △ Bac (或者 Np ), Lg (或者 Lp )是变压器的关键因素。他们决定了变压器的主要参数:

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