手機(jī)充電器設(shè)計變壓器

第三章變壓器設(shè)計RCC變換器的核心設(shè)計就是開關(guān)變壓器的設(shè)計，好多書上都有介紹，但是不太實質(zhì)，講得比較繁瑣和抽象，此章我也會先講理論，再講如何簡化開關(guān)變壓器的設(shè)計，使設(shè)計更貼近現(xiàn)實。第一節(jié)開關(guān)變壓器的設(shè)計理論下面我們以輸出功率為5瓦以下的開關(guān)電源為例，講解一下開關(guān)變壓器的設(shè)計。電氣要求：1．輸入電壓：AC90-264V/50-60HZ2．輸出電壓：5±0.2V3．輸出電流：1A設(shè)計流程介紹：2.1線路圖以下：說明：W1，W3是做障蔽用的，對EMI有作用；Np是初級線圈(主線圈)；Nb是輔助線圈；Ns次級線圈（二次側(cè)圈數(shù)）。2.2變壓器計算:變壓器的參數(shù)說明:依照變壓器計算公式B(max)LpxIpx100GaussNpxAeB(max)=斷念飽合的磁通密度(Gauss)Lp=一次側(cè)電感值(uH)Ip=一次側(cè)峰值電流(A)Np=一次側(cè)(主線圈)圈數(shù)Ae=斷念截面積(cm2)B(max)依斷念的材質(zhì)及自己的溫度來決定，以浙江東磁公司的DMR40為例，100℃時的B(max)為4000Gauss，設(shè)計時應(yīng)試慮零件誤差，所以一般取3000~3600Gauss之間，若所設(shè)計的power為Adapter(有外殼)則應(yīng)取3000Gauss左右，以防備斷念因高溫而飽合，一般而言斷念的尺寸越大，Ae越高，所以能夠做較大瓦數(shù)的Power。決定占空比:由以下公式可決定占空比，占空比的設(shè)計一般以50%為基準(zhǔn)，占空比若高出50%易以致振蕩的發(fā)生。Ns(VoVD)x(1D)NpVin(min)xDNS=二次側(cè)圈數(shù)NP=一次側(cè)圈數(shù)Vo=輸出電壓VD=二極管順向電壓Vin(min)=濾波電容上的最小電壓值=占空比決定Pout，Ip，Lp，Nps，Np，Ns值:Pout=V2xIoutx120%V2=Vout+Vd+VtI1p

PoutVin(min)xDx因為I1p是峰峰值，以以以下圖：I1p所以I1prms6VinxVinxTonxTonxLp=2PoutxT簡化后VinxTonLp=I1prmsNps(VoVD)x(1D)Vin(min)xDNsNpsxI1prmsxL1px106AexBmaxIp=一次側(cè)峰值電流I1p=一次側(cè)尖峰電流值Pout=輸出瓦數(shù)Vd=開關(guān)二級關(guān)的正向壓降一般為0.55VVt=輸出濾波線圈的壓降，一般取0.2V開關(guān)變壓器的變換效率PWM震蕩頻率Nps次級與初級的匝比Np初級線圈圈數(shù)，Ns次級線圈圈數(shù)決定變壓器線徑及線數(shù):當(dāng)變壓器決定后，變壓器的Bobbin即可決定，依照Bobbin的槽寬，可決定變壓器的線徑及線數(shù)，亦可計算出線徑的電流密度，電流密度一般以6A/mm2為參照，電流密度對變壓器的設(shè)計而言，只漂亮作參照值，最后應(yīng)以溫升記錄為準(zhǔn)。決定輔助電源的圈數(shù):依照變壓器的圈比關(guān)系，可決定輔助電源的圈數(shù)及電壓。變壓器計算:輸出瓦數(shù)10W(5V/2A)，Core=EE-19，可繞面積(槽寬)=57mm，MarginTape=2.8mm(每邊)，節(jié)余可繞面積=4.4mm，Ae=52假設(shè)fT=45KHz，Vin(min)=90V，=0.7，計算式:決定占空比:假設(shè)D=0.48，f=45k計算Pout，Ip，Lp值:V2=Vout+Vd+Vt=5+0.55+0.2=5.75Pout=V2xIoutx120%=5.75x2x1.2=13.8W2PoutI1pVin(min)xDx13.8==0.69A100x0.5x0.8I1pI1prms=0.69/2.4=0.30ALp=VinxTonI1pxf100x0.5=1.6mH0.69x45000(VoVD)x(1D)NpsVin(min)xD=5.75/100=0.058NsNpsxI1prmsxL1px106AexBmax0.058x0.69x1.6x106=4.1取5圈52x0.3Np=5/0.058=88圈輔助線圈電壓為10V，則權(quán)數(shù)為Nw4=10/100x88=9圈變壓器材質(zhì)及尺寸:由以上假設(shè)可知材質(zhì)MBR40，尺寸=EE-19，Ae=0.52cm2，可繞面積(槽寬)=12mm，因MarginTape使用2.8mm，所以節(jié)余可繞面積9.2mm.決定變壓器的線徑及線數(shù):I1p2Pout=0.69AVin(min)xDxI1p=0.69/2.4=0.30AI1prms6假設(shè)NP使用0.32ψ的線0.300.301.0A電流密度=20.323.14x2節(jié)余可繞面積4.4可繞圈數(shù)=0.3212.57圈線徑0.03假設(shè)Secondary使用0.35ψ的線電流密度=2222.07A0.3523.14x2假設(shè)使用4P，則電流密度=22.075.5A44.411.57圈可繞圈數(shù)=0.030.35設(shè)計考據(jù)將所得資料代入B(max)LpxIpxGauss〈0.3T公式中，這樣可得出NpxAeB(max)，若B(max)值太高或太低則參數(shù)必定重新調(diào)整。B(max)LpxIpx100GaussNpxAe=1.6x0.69/(88x52)x100=0.28T<0.3T設(shè)計經(jīng)過第二節(jié)開關(guān)變壓器的簡單設(shè)計其實開關(guān)變壓器的設(shè)計是能夠簡化的，主要靠經(jīng)驗來做調(diào)整，先用理論來設(shè)計樣品，安裝好后進(jìn)行調(diào)試，依照實質(zhì)情況再來調(diào)整變壓器參數(shù)，設(shè)計的產(chǎn)品多了，設(shè)計就會更加簡單了，下面的表格就是筆者設(shè)計變壓器常用的計算公式，所有的變壓器參數(shù)都已經(jīng)設(shè)定好了，只要輸入藍(lán)色字體的參數(shù)就可以得出變壓器的各項電氣參數(shù)，這樣大大簡化了變壓器的設(shè)計，紅色字體是公式中自動計算的，初學(xué)者不能夠夠進(jìn)行更正，下面我來講解一下參數(shù)的輸入設(shè)定：1．將你所要設(shè)計的開關(guān)電源的輸出參數(shù)輸入表格，此表中列出了4個輸出參數(shù)，分別為電壓輸出1，電流輸出1；電壓輸出2，電流輸出2；電壓輸出3，電流輸出3；電壓輸出4，電流輸出4；2．輸入你所用的磁芯特點(diǎn)參數(shù)：有效磁芯截面積，有效磁路長度，初始磁導(dǎo)率，這三個參數(shù)是磁芯的核心參數(shù)，必定要依照磁芯廠家供應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行確定；3．其他的參數(shù)我已經(jīng)在表中列好了，能夠不作更正即可，需要注意的是當(dāng)計算出來的最大磁通密度大于磁芯規(guī)格書中的B值時（100攝氏度），應(yīng)重新更正氣隙長度再計算，直到計算出來的最大磁通密度小于磁芯規(guī)格書中的B值為止；4．其他，計算出來的初級線圈的匝數(shù)是能夠調(diào)整的，調(diào)整比為±

10%左右，此時對應(yīng)電感和