反激式開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)(寶典)

反激式開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)反激式變壓器是反激開關(guān)電源的核心，它打算了反激變換器一系列的重要參D，最大峰值電流，設(shè)計(jì)反激式變壓器，就是要讓反激式開關(guān)電源工壓器的方法。設(shè)計(jì)變壓器，就是要先選定一個(gè)工作點(diǎn)，在這個(gè)工作點(diǎn)上算，這個(gè)是最苛刻85V265V，5V，2A100KHZ。第一步，選定原邊感應(yīng)電壓VOR是原邊感應(yīng)電壓，為了便于理解，我們從下面圖一所示的例子談起，漸漸的來。這是一個(gè)典型的單端反激式開關(guān)電源，大家再生疏不過了，下面分析一下一上電壓，其電流值不會(huì)突變，而線性的上升，有公式上升了的電流：I=VS*Ton/L這三項(xiàng)分別是原邊輸入電壓、開關(guān)開通時(shí)間和原邊電感量．在開關(guān)管關(guān)斷的降了的電流：Ｉ降=VOR*TOFF/L〔即放電電壓〕、開關(guān)管關(guān)斷時(shí)間和電感量．在經(jīng)過一個(gè)周期后，原邊電感電流會(huì)回到原來的值，不行能會(huì)變，所以，有：VS*TON/L=VOR*TOFF/LTON，用TOFF。移項(xiàng)可得：D=VOR/〔VOR+VS〕90VD=80/〔80+90〕=0.47其次步,確定原邊電流波形的參數(shù)原邊電流波形有三個(gè)參數(shù),平均電流,有效值電流,峰值電流.,首先要知道原邊電流大小,這個(gè)波形有三個(gè)值,一是平均值,二是有效值I,三是其峰值IP,平均值就是把這個(gè)波形的面積再除以其時(shí)間.如下面那一條橫線所示,首先要確定這個(gè)值，這個(gè)值是這樣算的，電流平均值：=PO/〔η*VS〕入電流，這個(gè)就是平均值電流。下一步求電流峰值。KRP，KRP，就是指最大脈動(dòng)電流△IMIP〔圖二所示〕，KRP01現(xiàn)在要解方程了，都會(huì)解方程吧，這是初一的應(yīng)S=SS=IM*KRP*D/2+IM*〔1-KRP〕*D，IM=/[(1-0.5KRP〕*D]。比方說我這個(gè)輸出是10W，設(shè)定效率是0.8，則輸入的平均電流就是:=10/0.8*90=0.138A,我設(shè)定KRP的值是0.6，而最大值：IM=0.138/(1-0.5KRP).D=0.138/(1-0.5*0.6)*0.47=0.419A.I,電流有效值和平均值是不一樣的,有效值的定義還記應(yīng)很多個(gè)有效值,假設(shè)是把KRP的值選得越大,有效值就會(huì)越大,有效值還和占空比D均值就可以了.I=IPI=0.419=0.20A.有關(guān)的,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整參數(shù),使有效值最小,發(fā)熱也就最小,損耗小.這便優(yōu)化了設(shè)計(jì).第三步,選定變壓器磁芯一個(gè)大一點(diǎn)的或是小一點(diǎn)的,不過有的資料上有如何依據(jù)功率去選磁芯的公式或是區(qū)線圖,大家不妨也可以參考一下.我一般是憑閱歷來的.第四步,計(jì)算變壓器的原邊匝數(shù)B,即這個(gè)磁芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化區(qū)間,由于加上方波電壓后,這個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度是變化的,正是由于變化,所以其才有了變壓的作用,NP=VS*TON/SJ*B這幾個(gè)參數(shù)分別是原邊匝數(shù),,最小輸入電壓,導(dǎo)通時(shí)間,磁芯的橫截面積和磁芯振幅,一般取B的值是0.1到0.2之間,取得越小,變壓器的鐵損就越小,但相應(yīng)變壓器的體積會(huì)大些.這個(gè)公式來源于法拉第電磁感應(yīng)定律,這個(gè)定律是說,在一個(gè)鐵心中,當(dāng)磁通變化的時(shí)候,其會(huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓,這個(gè)感應(yīng)電壓=磁通的變化量/時(shí)TNP=90*4.7μS/32mm2*0.15==88.15,88算了匝數(shù),再確定線徑。一般來說電流越大,導(dǎo)線越簡潔發(fā)熱,所需要的導(dǎo)線就越粗,,需要的線徑由電流有效值來確定,而不是平均值.上面已經(jīng)計(jì)算了有效值,所0.250.250.0494~10A/mm2.記住這一點(diǎn)很重要.另外，由于高頻電流有趨效應(yīng)，假設(shè)是電流很大,最好承受兩股或是兩股以上的線并繞,這樣效果更好.第五步,確定次級(jí)繞組的參數(shù)圈數(shù)和線徑記得原邊感應(yīng)電壓吧,這就是一個(gè)放電電壓,原邊就是以這個(gè)電壓放電給副邊5V,5.6V,原邊以80V的電壓放電,副邊以5.6V的電壓放電,那么匝數(shù)是多少呢,固然其遵守變壓器匝數(shù)和電壓成正比的規(guī)律啦.所以副邊匝數(shù):NS=NP*(UO+UF)/VOR,其中UF為肖特基管壓降.如我這個(gè)副邊匝數(shù)等于88*5.6/80,得6.16,整取6匝.畫給大家看一下吧,有突起的時(shí)間是1-D,沒有突起的是D,剛好和原邊相反,但其KRP的值和原邊一樣的，這下知道了這個(gè)波形的有效值是怎么算的了吧？哦,再提醒一句,這個(gè)峰值電流就是原邊峰值電流乘以其匝數(shù)比,要比原邊峰值電流大數(shù)倍哦.第六，步確定反響繞組的參數(shù)反響是反激的電壓,其電壓是取自輸出級(jí)的,所以反響電壓是穩(wěn)定的,TOP的電5.79V76V以就用繞原邊的線繞就可以了,無嚴(yán)格的要求.第七步,確定電感量由于你已經(jīng)從上面畫出了原邊電IIM*KRP,所以:L=VS.TON/(IM*KRP)第八步,驗(yàn)證設(shè)計(jì)即驗(yàn)證一下最大磁感應(yīng)強(qiáng)度是不是超過了磁芯的允許值,有BMAX=L*IP/SJ*NP.邊匝數(shù),這個(gè)公式是從電感量L的概念公式推過來的,由于L=磁鏈/流過電感線圈的電流,磁鏈等于磁通乘以其匝數(shù),而磁通就是磁感應(yīng)強(qiáng)度乘以其截面積,分別代入到上面,即當(dāng)原邊線圈流過峰值電流時(shí),此時(shí)磁芯到達(dá)最大磁感應(yīng)強(qiáng)度,這個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)0.3T,假設(shè)是好的磁芯,可以大一些,假設(shè)是超過了這個(gè)值,就可以增加原邊匝數(shù),或是換大的磁芯來調(diào).總結(jié)一下:設(shè)計(jì)高頻變壓器,有幾個(gè)參數(shù)要自己設(shè)定,這幾個(gè)參數(shù)就打算了開關(guān)電源的工作方式,第一是要設(shè)定最大占空比D,這個(gè)占空比是由你自己設(shè)定的感應(yīng)電壓VOR來KRPB,這又是一個(gè)設(shè)定,全部這些設(shè)定,就讓這個(gè)開關(guān)電源工作在你設(shè)定的方式之下了.要不斷的調(diào)整,工作在一個(gè)對(duì)你來說最好的狀態(tài)之下,這就是高頻變壓器的設(shè)計(jì)任務(wù).總結(jié)以下公式D=VOR/(VOR+VS)

(1)=PO/〔η*VS〕 (2)IM=/[(1-0.5KRP〕*D] (3)I=IM (4)NP=VS*TON/SJ*B

(5)NS=NP*(UO+UF)/VOR (6)L=VS.TON/(IM*KRP) (7)BMAX=L*IP/SJ*NP.

(8)下面是論壇問答：壓比不能完全等于匝數(shù)比,還必需加一個(gè)導(dǎo)通時(shí)間和截止時(shí)間之比.NP/NS=UP*D/US*(1-D)唐天逸：兄弟,你沒看清楚,我說的初次級(jí)匝數(shù)比,不是等于輸入電壓和輸出電VOR,VOR=VP*D/(1-D),代入進(jìn)去不就行了,和你那個(gè)一樣,只是你那樣理解下來,不好說明其本質(zhì)哦,只是一個(gè)公式而已.七年之癢：那你的VOR為何選80V,不是60V,90V或135V,有何依據(jù)?得大,剛占空比就大,選得小,占空比就小嗎,這就看你自己想選多少了VOR工作的要求,到達(dá)足夠的輸出功率.要求的占空比就高,VOR作電壓范圍小,要求的占空比小,VOR100--120VVOR60V,85--265VVOR135V唐天逸：對(duì),VORVOR條件.50%,VOR135V50%了.50%?麻煩您幫助答復(fù)一下!!唐天逸：TOPIC,其占空比超過百分之五十是問題不大的,但是十要看其掌握的方式七年之癢：副邊二極管截止,原邊mos還沒有導(dǎo)通的這段時(shí)間那來的vor?唐天逸：哦,兄臺(tái)莫誤會(huì)了,我所說的都是在這個(gè)工作點(diǎn)上計(jì)算的,這個(gè)工作點(diǎn)固然應(yīng)當(dāng)一般是連續(xù)的工作模式，所謂的原邊感應(yīng)電壓VOR,就是指的原邊的放電電壓.原邊其實(shí)就是相當(dāng)于一個(gè)電感,在開關(guān)管開通的時(shí)候,原邊被加上直流高壓VS,電感電流線性的上升,開關(guān)管關(guān)斷的時(shí)候,電感放電,這時(shí)個(gè)電感電流會(huì)下降,電感是VORVOR感電流下降的波形就比較陡,小的話,就慢,下降的就平緩.VOR候原邊電感的放電電壓,這個(gè)電壓感應(yīng)到副邊,就形是輸出電壓,這個(gè)輸出電壓是被VOR是說在不完全模式下呢,我所描述的都是在完全模式下的,由于在這個(gè)最苛刻的工作點(diǎn)下,是不能不完全工作模式的,所以這個(gè)問題似乎沒必要.假設(shè)是副邊二極管截止了,MOSVOR,由于這時(shí)候能量都放完了,磁芯也已經(jīng)復(fù)位VOR七年之癢：你分析的過程是不對(duì)頭的.“VOR就是開關(guān)管關(guān)斷的時(shí)候原邊電感的放電電壓,這個(gè)電壓感應(yīng)到副邊,就形是輸出電壓,這個(gè)輸出電壓是被后面的穩(wěn)壓VOR是磁場的能量!開關(guān)管截至,原邊繞組就沒有電流流過,怎么感應(yīng)到次邊,能量是磁場傳遞的,沒有電流哪來的磁場!此時(shí),變壓器次邊繞組正向感應(yīng)電壓使整流管導(dǎo)通,對(duì)Vor,此為反激電壓.反激電壓和原邊漏感形成的電壓尖峰包括直流電壓疊加在開關(guān)關(guān)上.副邊電壓非原Vor唐天逸：所謂連續(xù)和不連續(xù)是以電感的電流來說的,其實(shí)開關(guān)電源的心臟是電感器,連續(xù)模式就是指原邊電感在下一個(gè)周期開頭儲(chǔ)能的時(shí)候,其此時(shí)還有電流,不其實(shí)不連續(xù)模式還好計(jì)算一些的,所以反響電壓是穩(wěn)定的,TOP5.79V,76VRCCUC384x的反響電壓是取的正激型的(即在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)期輸出光耦的工作電壓).請(qǐng)問反響電壓這二種取電壓的方式用什么規(guī)律,在取正激時(shí)的反響電壓該如何計(jì)算?唐天逸：這個(gè)好算,反激的電壓是在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)取得的,是由輸出級(jí)取得的,VIPER357VV,此時(shí)間817,可能會(huì)被高壓擊穿.七年之癢：VORRCC唐天逸：VOR書上說這叫原邊感應(yīng)電壓,即是指副邊以肯定電壓放電時(shí),這個(gè)放電電壓折算到原邊的值,也可以理解為原邊的放電電壓,假設(shè)是以原邊為爭論對(duì)象,那你把示波器夾在原邊繞組兩端,就可以看到輸入電壓和原邊感應(yīng)電壓的波形,均是方波MOS反激電壓產(chǎn)生．電感電流不突變是指在路狀況下,電感電流也會(huì)有突變的可能,但能量是守恒的,所變壓器愿邊反激電壓的凹凸是由初級(jí)電感的等效負(fù)載打算的,不完全是電壓比的關(guān)系．算一電源5V2A f=100K n=80%Krp=0.6和你實(shí)例一樣,只是將改為固定輸入,即Vmin=240V 則Vor=135V D=135/(135+240)=0.36Iave=Po/(Vmin*n)=(5*2)/(240*80%)=0.052083Ir=Iave/<(1-0.5Krp)*D>=0.20667=0.08928Np=180TNo=7TL=(Vmin*Ton)/(Ir*Krp)=(240*3.6)/(0.20667*0.6)=6967.6uHB=0.25問題1:I有效值可以不用算出來嗎?2:電感量這么大,可以嗎?唐天逸：I的有效值是用來算線徑的,一般來說是一個(gè)或許罷了,其實(shí)不算也行I要不磁飽和,就沒有問題了,公式B=VS*TON/NP*AE,BBBM=L*IP/NP*AE,剛剛遺忘了,不留神寫錯(cuò)BBB值才是一樣的七年之癢：另一電源5V7A f=40K n=70% Vmin=240V 則Vor=135V D=135/(135+240)=0.36Iave=Po/(Vmin*n)=0.20833Ir=Iave/<(1-0.5Krp)*D>=0.82669=0.35713Np=100T(E-43型磁芯Sj=1.44)No=4TL=(Vmin*Ton)/(Ir*Krp)=4355uHB=0.25L感謝!唐天逸：這個(gè)可用,由于你的原邊匝數(shù)多,電感是是和原邊的二次方成正比的,來說,電感量可以盡量選大一些,這樣對(duì)應(yīng)于同樣的平均值,就會(huì)有個(gè)比較小的有效值,減小發(fā)熱,提高效率.再說一點(diǎn),電感量的選取固然是大一些好,但是其是受到了這是我的觀點(diǎn).制,只要不超過磁芯最大磁通密度怎么樣才算超過了呢?唐天逸：一般不要超過零點(diǎn)三特吧,好的磁芯可以適當(dāng)增大一些,理論上是這樣七年之癢：/**KRP*D+峰值電流*(1-KRP)*D,所以有電流平均值等于上式,解出來峰值電流=電流平均值/(1-0.5KRP)*D*/峰值電流*KRP*D+峰值電流*(1-KRP)*D*D,KRP唐天逸：那是一個(gè)推導(dǎo)峰值電流公式的過程,假設(shè)你理解不了的話,就直接記,KRP小,電流脈動(dòng)就越小,這樣電流有效值就越小,但這就要求電感量大,磁芯就簡潔飽值電流也變大,損耗增加,怎么樣都不能走極端,要取一個(gè)最合理的工作點(diǎn)才行七年之癢：算了一下,終究弄明白了,你這個(gè)式子:峰值電流*KRP*D+峰值電流*(1-KRP)*D可能有筆誤,少了個(gè)除2,你是將梯形分成三角形和矩形來計(jì)算面積的,所以三角形2,這個(gè)式子應(yīng)當(dāng)是:峰值電流*KRP*D/2*(1-KRP)*D其實(shí)直接用梯形的面積公式:(上底+下底)*高/2平均值=(1-KRP+1)*峰值電流*D/2=Ip*(1-0.5KRP)*D唐天逸：實(shí)際上那個(gè)公式我也推過,沒推出來,就照別人的用了,信任不會(huì)有錯(cuò)值的定義就行了,公式照著,會(huì)應(yīng)用就可以50%,VOR取135V時(shí),低壓輸入的時(shí)候占空比就會(huì)超過50%了.所以請(qǐng)問您一下,您為什么要50%?麻煩您幫助答復(fù)一下!!0.5VIPER,3842,等,就不應(yīng)大于百分之五十,由于前者是電壓型掌握,而后者是電流型掌握的,電流型掌握有一個(gè)斜坡補(bǔ)償?shù)膯栴},超過百分之五十的話,斜坡補(bǔ)償就有很大難度,故一般電流型掌握的不要超過百分之五十,但我個(gè)人認(rèn)為還是都不要超過百分之五十為好IPIMIM唐天逸：七年之癢：唐兄:你好,我認(rèn)真拜讀了你的這篇文章,寫的不錯(cuò),但好象有個(gè)地方有點(diǎn)問題,那就是“這個(gè)波形一個(gè)周期的面積等于電流平均值*1,這個(gè)波形的*KRP*D+峰值電流*(1-KRP)*D,所以有電流平均值等于上式,解出來峰值電流=電流平均值/(1-0.5KRP)*D.“,此處的這個(gè)面積應(yīng)當(dāng)是“(峰值電流*KRP*D)/2+峰值電流*(1-KRP)*D“吧唐天逸：