反激式開關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)研究

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com第2期(總第189期)機(jī)械工程與自動(dòng)化NO．22015年O4月MECHANICALENGINEERING&AUT0MATl0NApr．文章編號(hào)：1672—6413(2015)02—0200—03反激式開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)研究劉曉龍，錢煒，孫福佳(上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海200093)摘要：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單易行且適用于連續(xù)電流和斷續(xù)電流兩種模式的變壓器設(shè)計(jì)方法，并利用此方法對(duì)基于TOPSwitch—GX的多輸出反激式開關(guān)電源變壓器進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。對(duì)電源的實(shí)驗(yàn)波形進(jìn)行分析，結(jié)果表

2、明，開關(guān)電源交流電壓輸入在86V~265V的范圍內(nèi)都能夠穩(wěn)定輸出直流電壓，說明此變壓器設(shè)計(jì)方法可行，降低了計(jì)算難度，為反激式變壓器的快速設(shè)計(jì)提供了便利。關(guān)鍵詞：反激式；開關(guān)電源；變壓器；設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TM41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B0引言態(tài)，在初級(jí)繞組中儲(chǔ)存能量；當(dāng)功率開關(guān)管MOSFET功率開關(guān)管、PWM控制器和變壓器是開關(guān)電源截止時(shí)，變壓器初級(jí)繞組中儲(chǔ)存的能量通過次級(jí)繞組必不可少的組成部分。開關(guān)電源變壓器具有磁能轉(zhuǎn)及整流二極管整流和濾波電容濾波后向負(fù)載輸出l1]，換、電壓變換和絕緣隔離的作用，是開關(guān)電源的核心元這樣就可以以開關(guān)

3、頻率來控制次級(jí)電流。由于開關(guān)頻件。其設(shè)計(jì)的好壞，不僅影響變壓器本身的發(fā)熱和效率高達(dá)132kHz，使得高頻變壓器能快速地儲(chǔ)存和釋率，而且還會(huì)影響到開關(guān)電源的技術(shù)性能和可靠性。放電能，經(jīng)過高頻整流濾波后就可以很容易地獲得直傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法公式復(fù)雜、參數(shù)多、計(jì)算復(fù)雜且可靠性流電壓輸出。難以保證。本文采用一種簡(jiǎn)單易行的設(shè)計(jì)方法對(duì)基于TOPSwitch—GX的40w反激式開關(guān)電源變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，并通過開關(guān)電源的實(shí)驗(yàn)波形證明了此方法的可靠性和實(shí)用性。1TOPSwitch-GX系列的性能TOPSwitch—GX系列采用高效節(jié)能的集成

4、電路技術(shù)，全頻時(shí)具有高達(dá)132kHz的開關(guān)工作頻率，減小了變壓器和電源體積；采用線電壓前饋，減小了低壓時(shí)的輸出電壓紋波，限制了高壓時(shí)的最大占空比，并具有圖1基于TOPSwitch—GX的單端反激式開關(guān)電源原理圖更寬的占空比；它利用反饋電流來調(diào)節(jié)占空比，當(dāng)輸出3基于TOP246YN的變壓器設(shè)計(jì)電壓降低時(shí)，經(jīng)過光耦反饋電路使反饋電流減小，占空TOP246YN是設(shè)計(jì)精密型電路的芯片，此芯片輸比增大，輸出電壓隨之升高，最終使輸出電壓維持不出功率大，以適應(yīng)更高功率的應(yīng)用，它集成了多項(xiàng)新功變；當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，通過內(nèi)部調(diào)節(jié)也能使輸出

5、電壓能，降低了系統(tǒng)成本，提高了設(shè)計(jì)的靈活性及效率。維持不變。在單端反激式開關(guān)電源中，變壓器既是儲(chǔ)能元件2單端反激式開關(guān)電源的工作原理又是傳遞能量的主體，它在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)能，關(guān)斷時(shí)基于TOPSwitch—GX的單端反激開關(guān)電源原理向負(fù)載釋放能量。在開關(guān)管的作用下，直流電轉(zhuǎn)變成如圖1所示。所謂單端是指高頻變壓器的磁芯僅工作方波施加于開關(guān)電源變壓器上，經(jīng)過開關(guān)電源變壓器在磁滯回線的一側(cè)，即TOPSwitch-GX器件只有漏極的電磁轉(zhuǎn)換輸出所需要的電壓。變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)的依D這一個(gè)脈沖調(diào)制信號(hào)功率輸出端。所謂反激式是指據(jù)是：輸入

6、電壓最小且輸出功率最大時(shí)變壓器線圈的當(dāng)功率開關(guān)管MOSFET導(dǎo)通時(shí)，高頻變壓器初級(jí)繞電流最大，儲(chǔ)能最多，承受的負(fù)荷最大_2]。組上的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，整流二極管處于截止?fàn)?．1設(shè)計(jì)規(guī)格收稿日期：2014—05—09；修訂日期：2014—12一10作者簡(jiǎn)介：劉曉龍(1988一)，女，山東臨沂人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橄冗M(jìn)制造技術(shù)。學(xué)兔兔www.xuetutu.com2015年第2期劉曉龍，等：反激式開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)研究·2O1·變壓器的參數(shù)如下：其中：KRP為初級(jí)紋波電流J與J的比值，根據(jù)經(jīng)輸入電壓(V)：85～

7、265(單相交流)；驗(yàn)，在寬電壓范圍時(shí)KRP取0．41[4]。將所取數(shù)值代人輸出電壓(電流)：24V(1A)，18V(O．2A)。士15式(5)求得工p=0．953A。V(o．2A)，5V(1．2A)(直流)；電路在電流臨界連續(xù)狀態(tài)時(shí)，初級(jí)電感量L期望工作效率()：80；(H)為：輸入的電源頻率(Hz)：50；Lp---gi_inmln~ToN———一1280．7．一(6)開關(guān)工作頻率(kHz)：l32：開關(guān)管導(dǎo)通壓降(V)：10。3．5計(jì)算變壓器繞組的匝數(shù)3．2磁芯的選擇3．5．1變壓器變比鐵氧體材料的磁芯價(jià)格便宜，具

8、有很好的儲(chǔ)能和當(dāng)TOP246YN中的MOSFET關(guān)斷時(shí)，儲(chǔ)存在變抑制信號(hào)傳輸過程中的尖峰和振鈴作用，并且可以做壓器初級(jí)繞組中的能量開始向次級(jí)傳遞，變壓器次級(jí)成多種幾何形狀的磁芯。高磁通密度應(yīng)用的功率鐵氧電壓與輸出電壓。的關(guān)系為：體材料PW2適用頻率為25kHz～20OkHz，主要應(yīng)用=++VL．(7)于開關(guān)電源變壓器