文档介绍：反激式开关电源变压器设计
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一、变压器的设计步骤和计算公式: 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。 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)=(DCV) Vin(MAX)=(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=(Buck 、推挽和全桥电路) K=(半桥和正激电路) K=(Boost,Buck- Boost 和反激电路)
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 (16) (11) <25 (20) (30) <50 (30) (35) <100 (38) (47) <250 (51) (60)
第二种是计算方式,首先假定变压器是单绕组,每增加一个绕组并考虑安规要求,就需增加绕组面积和磁芯尺寸,用“窗口利用因数”来修整。单绕组电感磁芯尺寸按下式计算: dwx105 Ap=AwAe= Bmax f 式中: dw ------ 一次绕组导线截面积,单位为:cm2; Bmax ---- 最大工作磁通密度,单位为T; f ------- 工作频率,单位为Hz; Pout ---- 变压器总输出功率,单位为W。 窗口利用因数按下表计算。
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 用下式按变压器情况将各窗口利用因数综合起来 Knet=… 最后以下式可以估算出变压器磁芯尺寸 A’p= 按照上计算A’P值,加一定裕度,选取相适应的磁芯.
计算一次电感最小值Lpri Vin(min).Dmax Lpri = (H) Ipk f 式中:f单位为Hz 计算磁芯气隙Lgap πLpriIpk . 108 Lgap = cm2 AeB2max 其中:Ae = 磁芯有效截面积,单位为cm2 Bmax = 单位为G; Lpri = 单位为H。 按照计算的气隙量实测出磁芯的AL值。
计算一次绕组所需的最大匝数Npri Lpri Npri = AL 计算二次主绕组(输出功率最大的绕组)所需匝数Ns1 Npri(V01+VD1)(1-Dmax) NS1 = (匝) Vin(min) Dmax 计算二次其它绕组所需匝数Nsn (Von+VDn) Ns1 Nsn = (匝) V01 + VD1
检查相应输出端的电压误差 Vsn δVsn%=(( = N’sn-Vsn)/Vsn)x100% Nsn 式中: δVsn% ————相应输出电压精度%; Vsn ————相应输出电压值; Nsn ————计算的相应输出电压匝数; N’sn ————选取的整数相应输出电压匝数。 如果输出电压不能满足规定的精度,可以将主输出绕组Ns1增加一匝,再计算相应输出绕组匝数,看能否满足相应精度,如果这样修改结果仍不满足要求,只可回到开始阶段,增加一次绕组匝数,重新计算一次绕组匝数,直到满足要求为止,但是增加一次绕组匝数,会使变压器工作磁通密度向小的方向调整,这可能造成在较低输入电压时,输出无法达到额定的电压,所以在变压器设计时要适当的处理好输出电压精度和额定输出电压值的关系.
计算和选取绕组导线线径 绕组导线线径按下式计算 dwn= In (mm) J 式中: dwm————相应绕组线径,单位为mm; In