反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)寶典

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1、-反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)反激式變壓器是反激開(kāi)關(guān)電源的核心，它決定了反激變換器一系列的重要參數(shù)，如占空比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(kāi)關(guān)電源工作在一個(gè)合理的工作點(diǎn)上。這樣可以讓其的發(fā)熱盡量小，對(duì)器件的磨損也盡量小。同樣的芯片，同樣的磁芯，若是變壓器設(shè)計(jì)不合理，則整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的性能會(huì)有很大下降，如損耗會(huì)加大，最大輸出功率也會(huì)有下降，下面我系統(tǒng)的說(shuō)一下我設(shè)計(jì)變壓器的方法。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)是最苛刻的一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是最低的交流輸入電壓，對(duì)應(yīng)于最大

2、的輸出功率。下面我就來(lái)算了一個(gè)輸入85V到265V，輸出5V，2A的電源，開(kāi)關(guān)頻率是100KHZ。第一步，選定原邊感應(yīng)電壓VOR圖一這個(gè)值是由自己來(lái)設(shè)定的，這個(gè)值就決定了電源的占空比。可能朋友們不理解什么是原邊感應(yīng)電壓，為了便于理解，我們從下面圖一所示的例子談起，慢慢的來(lái)。這是一個(gè)典型的單端反激式開(kāi)關(guān)電源，大家再熟悉不過(guò)了，下面分析一下一個(gè)工作周期的工作情況，當(dāng)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通的時(shí)候，原邊相當(dāng)于一個(gè)電感，電感兩端加上電壓，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升=VS*Ton/L這三項(xiàng)分別是原邊

3、輸入電壓、開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)間和原邊電感量．在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷的時(shí)候，原邊電感放電，電感電流又會(huì)下降，同樣要尊守上面的公式定律，此時(shí)有下降了的電流：Ｉ降=VOR*TOFF/L這三項(xiàng)分別是原邊感應(yīng)電壓（即放電電壓）、開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)間和電感量．在經(jīng)過(guò)一個(gè)周期后，原邊電感電流會(huì)回到原來(lái)的值，不可能會(huì)變，所以，有：VS*TON/L=VOR*TOFF/L即上升了的等于下降了的，懂嗎？好懂吧!上式中可以用Ｄ來(lái)代替TON，用(１－Ｄ)來(lái)代替TOFF。移項(xiàng)可得：.---D=VOR/（VOR+VS）此即是最大占空比了。比如說(shuō)我設(shè)計(jì)的這個(gè)變

4、壓器，我選定感應(yīng)電壓為80V，VS為90V，則D=80/（80+90）=0.47第二步,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的波形,原邊電流的波形如下圖所示。這是一個(gè)梯形波橫向表示時(shí)間,縱向表示電流大小,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）因?yàn)檩敵龉β食孕示褪禽斎牍β?，然后輸入功率再除以?/p>

5、入電壓就是輸入電流，這個(gè)就是平均值電流。下一步求電流峰值。△IMIPItiO圖二為了求電流峰值我們還要設(shè)定一個(gè)參數(shù)，這個(gè)參數(shù)就是KRP，所謂KRP，就是指最大脈動(dòng)電流△IM和峰值電流IP的比值（圖二所示），KRP的取值范圍在0和1之間。這個(gè)值很重要。已知了KRP，現(xiàn)在要解方程了，都會(huì)解方程吧，這是初一的應(yīng)用題啊，我來(lái)解一下，已知這個(gè)波形一個(gè)周期的面積S=*1，這個(gè)波形的面積S等于：S=IM*KRP*D/2+IM*（1-KRP）*D，所以有電流平均值等于上式，解出來(lái)峰值電流：IM=/[(1-0.5KRP）*

6、D]。比如說(shuō)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.下面球電流的有效值I.---,電流有效值和平均值是不一樣的,有效值的定義還記得嗎,就是說(shuō)把這個(gè)電流加在一個(gè)電阻上,若是其發(fā)熱和另處一個(gè)直流電流加在這個(gè)電阻上發(fā)熱效果一樣的話,那么這個(gè)電流的有效值就等于這個(gè)直流的電流值.所以這個(gè)電流的有效值不等于其平均值,一般比其

7、平均值要大.而且同樣的平均值,可以對(duì)應(yīng)很多個(gè)有效值,若是把KRP的值選得越大,有效值就會(huì)越大,有效值還和占空比D也有關(guān)系,總之.它這個(gè)電流波形的形狀是息息相關(guān)的.我就直接給出有效值的電流公式,這個(gè)公式要用積分才能推得出來(lái),我就不推了,只要大家區(qū)分開(kāi)來(lái)有效值和平均值就可以了.I=IP如圖一所示電路,電流有效值：I=0.419=0.20A.所以對(duì)應(yīng)于相同的功率,也就是有相同的輸入電流時(shí),其有效值和這些參數(shù)是有關(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,選定變壓器磁芯這個(gè)就

8、是憑經(jīng)驗(yàn)了,如果你不會(huì)選,就估一個(gè),計(jì)算就行了,若是不行,可以再換一個(gè)大一點(diǎn)的或是小一點(diǎn)的,不過(guò)有的資料上有如何根據(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.我一般是憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)的.第四步,計(jì)算變壓器的原邊匝數(shù)原邊使用的線徑.計(jì)算原邊匝數(shù)的時(shí)候,要選定一個(gè)磁芯的振幅B,即這個(gè)磁芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化區(qū)間,因?yàn)榧由戏讲妷汉?這個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度是變化的,正是因?yàn)樽兓?所以其才有了變壓的作用,NP=VS*TON/SJ*B這幾個(gè)參