开关电源中变压器及电感设计2
分析高压大功率平面变压器和电感器的优化设计
分析高压大功率平面变压器和电感器的优化设计摘要：平面变压器是一种新兴的开关电源产品，其设计合理性能够直接影响到开关电源产品的大小、成本和性能，鉴于此，要想使其在一些大功率开关电源设备中发挥出最大的利用价值，关键任务就是要对当前结构设计较为复杂的大功率平面变压器和电感器进行全面的优化与完善。
本文也会通过相应的仿真模型，来对两者的优化设计进行着重分析，并提出合理的意见和建议，以便有关人士参考。
关键词：平面变压器；电感器；优化设计要点；研究分析前言目前，在高压大功率场合中，大功率平面变压器一般都会根据拓扑电路进行单独设计，而一般的设计方法仅仅是满足电路能正常工作，并不是性价比高的设计，鉴于此，要想改善现状，使大功率平面变压器在高压大功率开关领域中得到更好的应用与发展，当务之急就是要对平面变压器和电压器的结构设计进行全面的优化。
1.高压大功率平面变压器的热仿真及优化设计分析通常，判断平面变压器的设计是否合理，关键任务就是要看其温升是否合理，即变压器的工作温度是否为最佳工作温度。
鉴于此，在对高压大功率平面变压器进行优化设计时，就要采用AnsysWorkbench热仿真软件对平面变压器进行热仿真分析，在这一环节中，首先要根据变压器实物构建一个热仿真模型，如图一所示。
并在模型中输入相应的模型参数，如材料参数、环境参数等，同时还要利用有限元的方法对这些参数进行计算，这样才能在后处理结果中获得变压器的温度参数。
从最终仿真结果来看，平面变压器的绕组温升较低，而磁芯的温升较高，这证明变压器在运行过程中，会产生较大的磁芯损耗。
另外，为了准确计算出变压器的热阻值，还要在热仿真模型中分别将磁芯损耗和绕组损耗设置成唯一的热源，这样能根据模型求解出变压器的热阻值，即根据模型求解结果显示，当变压器在运行期间磁芯温度和绕组温度都高于标准值时，就会产生单磁芯损耗问题；另外，若变压器在工作状态下，仅绕组温度较高，而磁芯温度正常时，会产生单绕组损耗问题，鉴于上述情况，要想得以改善，就要结合热电相似原理，将最大温升带入到热模型中，来对模型中各部分热阻进行计算。
正激反激式双端开关电源高频变压器设计详解
正激反激式双端开关电源高频变压器设计详解高频变压器作为电源电子设备中的重要组成部分，起到了将输入电压进行变换的作用。
根据不同的使用环境和要求，电源电路中的电感元件可分为正激式、反激式和双端开关电源。
下面就分别对这三种电源的高频变压器设计进行详解。
1.正激式电源变压器设计正激式电源变压器是将输入电压通过矩形波进行激励的一种变压器。
其基本结构包括主磁线圈和副磁线圈两部分，主磁线圈用来耦合能量，副磁线圈用来提供输出电压。
正激式电源变压器的设计主要有以下几个步骤：(1)确定主磁线圈的匝数和磁芯的截面积：根据输入电压和电流来确定主磁线圈的匝数，根据输出电压和电流来确定磁芯的截面积。
(2)计算主磁线圈的电感：根据主磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(3)选择磁芯材料：磁芯材料的选择要考虑其导磁性能和能量损耗等因素。
(4)确定副磁线圈的匝数：根据主磁线圈的输入电压和输出电压的变换比例来计算副磁线圈的匝数。
(5)计算副磁线圈的电感：根据副磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(6)确定绕线方式和结构：根据磁芯的形状和结构来确定绕线方式和结构。
2.反激式电源变压器设计反激式电源变压器是通过反馈控制来实现变压的一种变压器。
其基本结构包括主磁线圈、副磁线圈和反馈元件等。
反激式电源变压器的设计主要有以下几个步骤：(1)确定主磁线圈的匝数和磁芯的截面积：根据输入电压和电流来确定主磁线圈的匝数，根据输出电压和电流来确定磁芯的截面积。
(2)计算主磁线圈的电感：根据主磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(3)选择磁芯材料：磁芯材料的选择要考虑其导磁性能和能量损耗等因素。
(4)确定副磁线圈的匝数：根据主磁线圈的输入电压和输出电压的变换比例来计算副磁线圈的匝数。
(5)计算副磁线圈的电感：根据副磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(6)确定绕线方式和结构：根据磁芯的形状和结构来确定绕线方式和结构。
(7)选择合适的反馈元件：根据反馈控制的需要来选择合适的反馈元件，并设计合适的反馈回路。
开关电源设计方案
开关电源设计方案1. 导言开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备。
它具有高转换效率、小体积、轻重量等特点，被广泛应用于电子设备中。
本文将介绍开关电源的基本工作原理、设计流程以及几个常见的开关电源设计方案。
2. 开关电源的工作原理开关电源的工作原理包括输入滤波、整流、能量存储、调节和输出等步骤。
以下是一个典型的开关电源的工作原理图：开关电源工作原理图开关电源工作原理图1.输入滤波：交流电通过电源的输入端，首先经过输入滤波电路。
该电路使用电容和电感元件，去除交流电中的高频噪声和干扰，使得电源输入的电流更加稳定。
2.整流：经过滤波的交流电信号，经过整流桥或整流管，被转换为一个较高的直流电压。
整流桥通常由4个二极管组成，它们交替导通，使得输入交流电的正半周和负半周都能够被转换为正向的直流电。
3.能量存储：整流后的直流电压通过电容器进行存储。
电容器的作用是储存电荷以平滑输出电压，防止输出电压的波动。
4.调节：开关电源通常具有可调节输出电压的功能。
这是通过调整开关管的导通和截止时间来实现的。
调节电路通常由一片PWM控制芯片和电路反馈元件（如电感、变压器等）组成，以控制开关频率和占空比。
5.输出：经过调节后的直流电压，通过输出滤波电路去除残余的高频噪声，然后供给电子设备的负载。
3. 开关电源设计流程设计一个功能稳定、安全可靠的开关电源需要经过以下几个步骤：3.1 确定设计规格在开始设计之前，需要明确电源的输入和输出要求。
输入要求包括交流电的电压范围、频率、输入的稳定性等；输出要求包括直流电的电压、电流、纹波与噪声等。
3.2 选择拓扑结构常见的开关电源拓扑结构有多种，如Boost、Buck、Buck-Boost、Flyback等。
根据实际需求选择最适合的拓扑结构。
3.3 确定主要元件参数根据设计规格和拓扑结构，确定主要元件的参数，如开关管、变压器、电感、电容等。
3.4 确定控制策略根据实际需求，选择合适的控制策略，如PWM控制、电流模式控制等。
开关电源中变压器及电感设计1
开关电源中变压器及电感设计1开关电源中变压器及电感设计1一、变压器设计1.根据电源输出需求确定变压器的额定功率和工作频率。
2.计算变压器的变比。
变压器的变比决定了输入电压和输出电压之间的关系。
通常变压器的变比为输入和输出电压之比的倒数，即输出电压/输入电压。
3.根据变比计算次级匝数。
变压器的次级匝数等于输入匝数乘以变比。
4.根据次级匝数计算主绕组匝数。
主绕组匝数等于次级匝数除以变比。
5.计算主绕组和次级绕组的截面积。
主绕组的截面积一般比次级绕组大，以满足输送更大电流。
6.计算铁芯截面积。
铁芯截面积的大小关系到变压器的能量传输效率，一般选择铁芯截面积略大于主绕组的截面积。
7.选择合适的铁芯材料和线材材料。
铁芯材料的导磁性能和线材材料的电阻等参数会影响变压器的损耗和效率。
8.进行变压器的相关参数计算和模拟。
可以使用相关软件进行变压器参数的计算和仿真，以评估变压器的性能。
9.制作变压器的绕组和组装。
根据计算结果进行绕线并组装变压器。
10.进行变压器的测试和调整。
使用仪器测试变压器的性能，并根据测试结果调整变压器的参数，以满足设计要求。
二、电感设计1.根据电源输出需求确定电感的额定电流和工作频率。
2.根据电感的额定电流和工作频率计算电感的感值。
电感的感值和额定电流和工作频率之间有一定的关系，可以根据公式进行计算。
3.根据感值计算电感的绕组数。
电感的绕组数决定了电感的电流走向和电感的大小。
4.选择合适的磁芯和线材材料。
合适的磁芯材料和线材材料会影响电感的损耗和效率。
5.进行电感的相关参数计算和模拟。
可以使用相关软件进行电感参数的计算和仿真，以评估电感的性能。
6.制作电感的绕组和组装。
根据计算结果进行绕线并组装电感。
7.进行电感的测试和调整。
使用仪器测试电感的性能，并根据测试结果调整电感的参数，以满足设计要求。
总结：变压器和电感的设计是开关电源设计中关键的一环，直接影响到电源的性能和稳定性。
在设计过程中，需根据电源输出需求确定额定功率和工作频率，并计算变压器和电感的相关参数。
反激式开关电源变压器初级线圈电感量的计算
反激式开关电源变压器初级线圈电感量的计算
1、电感量的定义
电感量是指电感器或电导器在通过一定电流和时间时所产生的能量，
电感量的单位是henry（H）。
电感量与时间，电流的方向和线圈的半径
有关，由电流在时间与空间上变化引起的电势及电动势能量，也就是电感量，它又分为自感量和互感量。
电感量计算即计算线圈的自感量和互感量。
（1）自感量L的计算
自感量线圈电感器中的自感量L，根据定义可得：L=A/μH，其中A
为线圈的截面积，μH为线圈的磁导率。
（2）互感量M的计算
互感量互感量M是指两个线圈在同一磁场中，当一个线圈通过电流时，另一个线圈中电流的变化情况，可以表示为M=Ph/I，其中Ph为两个线圈
间情况下，另一个线圈的电流变化量，I为传导线圈中自身的电流量。
二、反激式开关电源变压器初级线圈的电感量计算
1、反激式开关电源变压器的原理
反激式开关电源变压器主要由变压器主线圈、变压器辅线圈、转换晶
闸管及控制线路组成，介绍其工作原理：可以把变压器主线圈看作是一个
可变电感，其他组件中有一个晶闸管，可以实现节流、节能，当晶闸管关
断时，变压器主线圈中磁路断开，电感量突然变小，由此产生一个脉冲。
开关电源中变压器的设计
Fig.1.3 Skeleton top view and winding phase diagram
1.3
反激式电源的磁芯需要进行中柱磨气隙，否则磁芯会很容易饱和，如图1.4所示。在开气隙时采用边磨气隙边测初级电感的方法，当初级电感量达到0.58mH时就证明气隙磨好了。由于气隙会使空气介入，相当于串入一个大磁阻介质，故气隙越大，电感量越小，变压器能储存的能量越多。为了保证变压器的稳定工作，气隙不能开太大，因为能量主要是存储在气隙里，气隙过大会使漏感增加，对EMC和效率都有影响；气隙也不能开太小，气隙过小会导致变压器能够储存的能量变少，当气隙无法容纳正常工作电感所产生的能量时，磁芯就会饱和从而损坏变压器。
开关电源中变压器的设计
开关电源为电子设备提供稳定的功率输出，它的性能好坏直接决定了电子产品的质量，而这种电源性能又与变压器设计优劣密切相关。可以说变压器在开关电源中占据着关键作用，决定着电路的关键技术参数指标及工作状态，因此对于大多数电源而言，电源的设计归根结底就是变压器的设计。开关电源属于一种高频供电系统，频率高必然使变压器体积降低，传递的能量密度升高，温升变大；同时在高频环境下，变压器绕线中的寄生电容很容易与电路中的电感发生谐振，产生噪音，恶化电源的电磁兼容性能。但是在磁性元件没有重大的技术突破之前，这些问题始终会存在，因此我们只能通过其它的方式来对变压器进行优化，从而提高开关电源的整体性能。
④方案一和方案二中变压器的同级线圈少绕一层，这样会使分布电容变小，增强变压器的电磁兼容性能。
综上所述，三明治绕法的变压器漏感小、损耗低、温升少、效率高，但绕制较麻烦；普通绕法的变压器EMC性能更好，且绕制较简单。所以为了提高电源的稳定性与效率，则应该采用方案三。如果电源对电磁兼容性有严格要求，就应该采用方案一。
开关电源变压器参数设计步骤详解(精)
V Imin (V
固定输
入:100/115
已知
2~3
(2~3×P O
≥
90通用输入:85~265已知
2~3 (2~3×P O ≥
90固定输入:230±35已知
1
P O
≥
240
步骤5根据Vimin和V OR来确定最大占空比
Dmax
V OR
D m a x = ×100% V OR +V I m i n -V D S (O N
0.6
1
步骤7确定初级波形的参数
①
输入电流的平均值I A VG P O
I A VG=
ηV Imin
②
初级峰值电流I P I A VG
I P =
(1-0.5K RP ×Dmax
③
初级脉动电流I R ④
初级有效值流I RMS u(V
初级感应电压V OR (V
钳位二极管反向击穿电压V B (V
固定输入:100/115 60 90通用输入:85~265 135 200固定输入:230±35
①
设定MOSFET的导通电压V DS(ON ②
应在u=umin时确定Dmax值,Dmax随u升高而减小步骤6确定初级纹波电流I R与初级峰值电流I P的比值K RP ,K RP =I R /I P
u(V
K RP
最小值(连续模式最大值(不连续模式
固定输入:100/115 0.4 1通用输入:85~265 0.44 1固定输入:230±35
步骤2根据输出要求,选择反馈电路的类型以及反馈电压V FB
步骤3根据u ,P O值确定输入滤波电容C IN、直流输入电压最小值V Imin
反激开关电源的工作原理变压器电感计算
反激开关电源的工作原理变压器电感计算反激开关电源是一种常见且广泛应用的电源设计，其工作原理涉及到变压器和电感的计算。
在了解反激开关电源的工作原理以及如何计算变压器和电感参数之前，首先我们需要了解反激开关电源的基本结构和工作原理。
反激开关电源由输入滤波电路、整流电路、能量存储元件、PWM控制电路和输出稳压电路等部分组成。
其中，能量存储元件通常采用电感元件，用于存储能量并实现电压转换。
PWM控制电路通过控制开关管的通断来调节输出电压，从而实现稳定的输出电压。
在反激开关电源的工作过程中，输入电压首先经过输入滤波电路进行滤波处理，然后经过整流电路转换为脉冲电压输入到能量存储元件中。
能量存储元件中的电感在输入信号变化时会存储和释放能量，从而实现电压转换。
PWM控制电路会根据输出电压的反馈信号来控制开关管的通断，调节输入到变压器的信号，从而实现稳定的输出电压。
在设计反激开关电源时，变压器和电感的参数计算是至关重要的。
变压器的参数包括匝数、芯型、匝比等，而电感的参数则包括电感值、电流波形等。
在计算变压器的参数时，需要根据输入输出电压、电流等参数来确定变压器的匝数和匝比，以及芯型的选择。
在计算电感参数时，则需要考虑电感值的大小以及电流波形对电感的影响。
需要注意的是，在进行变压器和电感的参数计算时，要考虑电路的效率、功率损耗以及工作频率等因素，以确保电源设计的稳定性和可靠性。
此外，还需要注意防止电磁干扰和电磁兼容性问题，以满足相关的电磁兼容标准要求。
综上所述，反激开关电源是一种常见的电源设计，在设计过程中需要充分理解其工作原理和计算变压器、电感等参数。
通过合理设计和计算，可以实现电源设计的稳定性和高效性，满足不同应用场景的需求。
1。
反激式开关电源变压器设计
反激式开关电源变压器设计反激式开关电源是一种常见的开关电源拓扑结构，具有体积小、效率高、负载适应性强等优点，因此在电子设备中得到广泛应用。
其中重要的组成部分之一是变压器，它起到了转换与隔离功效。
下面将详细介绍如何设计反激式开关电源变压器。
首先，设计反激式开关电源变压器需要确定的参数包括输入电压Vin，输出电压Vout，输出功率Pout，开关频率f，以及变压器变比n。
1.确定变压器的基本参数根据输出功率Pout和输出电压Vout，可以求得输出电流Iout，即Iout=Pout/Vout。
根据变比n，可以求得输入电流Iin，即Iin=Iout/n。
2.计算变压器的工作点电流为了保证变压器工作的稳定性和可靠性，需要计算变压器的工作点电流。
工作点电流最大值的计算公式是Ipk=(1.1-1.2)*Iin，其中1.1-1.2是一个经验系数。
通过计算得到的Ipk，可以计算得到变压器的直流电压Vdc，即Vdc=Vin*(1-1/n)。
3.计算变压器的直流电感为了保证变压器的工作效率和响应速度，需要计算变压器的直流电感。
直流电感的公式是L=Vdc/(f*(1-δ)*Ipk)，其中f是开关频率，δ是开关管的占空比。
选择合适的直流电感可以有效降低功率损失。
4.计算变压器的绕组匝数根据变压器的变比n，可以计算得到变压器的绕组匝数。
若变压器的输入绕组匝数是N1，输出绕组匝数是N2，则变比n=N1/N2、根据变比n 和输入电压Vin，可以计算得到输出电压Vout，即Vout=Vin/n。
5.计算变压器的铜损耗和铁损耗变压器的铜损耗和铁损耗是设计中重要的参考因素。
铜损耗的公式是Pcu=Iin^2*R，其中Iin是输入电流，R是变压器的电阻。
铁损耗是根据变压器的磁通密度和磁场强度来计算的。
6.选择合适的变压器尺寸和材料根据以上计算的结果，可以选择适当的变压器尺寸和材料。
变压器的尺寸和材料直接影响着反激式开关电源的体积和效果，需要根据实际需求和设计要求进行选择。
开关电源中变压器的设计
开关电源中变压器的设计开关电源为电子设备提供稳定的功率输出，它的性能好坏直接决定了电子产品的质量，而这种电源性能乂与变压器设计优劣密切相关。
可以说变压器在开关电源中占据着关键作用，决定着电路的关键技术参数指标及工作状态，因此对于大多数电源而言，电源的设计归根结底就是变压器的设计。
开关电源属于一种高频供电系统，频率高必然使变压器体积降低，传递的能量密度升高，温升变大; 同时在高频环境下，变压器绕线中的寄生电容很容易与电路中的电感发生谐振, 产生噪音，恶化电源的电磁兼容性能。
但是在磁性元件没有重大的技术突破之前, 这些问题始终会存在，因此我们只能通过其它的方式来对变压器进行优化，从而提高开关电源的整体性能。
1开关电源变压器的设计步骤变压器是开关电源的核心，它直接决定了一个电源的技术指标，因此变压器的设计至关重要。
本文以反激式开关电源为例对变压器进行分析。
在设计一个开关变压器之前，要通过理论分析计算出原副边匝数、反馈绕组匝数、原边电感量、磁芯的Ap值、绕组线径大小，要注意的是计算出来的数据仅仅是参考，不能脱离实际。
当这些关键参数都被大致确定后，就可以进行变压器的实际设计了。
本论文就第4. 3章节中的基于SE8510的LED电源进行变压器设计，通过计算得出原边匝数为54,原边绕组线径为0. 5mm,副边匝数为50, 副边线圈线径为0.4mm,原边电感量为0. 58mH0磁芯Ap值为0. 2593cm4,1.1.磁芯选择开关变压器的磁芯体积大小与功率成正比，因此功率越大变压器体积越大。
在用Ap法选择磁芯时要同时兼顾电路的工作频率、PCB的布线形状、环境温度和允许的温升等应用情况，AP法公式如下：(450x0.3 xBgx )根据公式(1. 1)计算出Ap值为0. 2593cm1,查表选择EFD25磁芯，EFD25 的Ap 值为0.3938cm,，这样可以保证一定的裕量，降低电路损耗。
1.2骨架线圈绕制磁芯选择好以后，根据相应的骨架幅宽及绕组线径大小确定合适的匝数，遵循的原则就是让每一层的绕线占满整个幅宽，如图6.1为变压器骨架侧视图。
反激式开关电源变压器设计说明
反激式开关电源变压器设计说明反激式开关电源变压器是一种常见的电源变压器，能够将输入电压通过开关转换和变换输出为所需的电压。
它具有多种应用领域，如电子设备、通信设备、医疗设备等。
本文将详细介绍反激式开关电源变压器的设计原理、设计步骤以及注意事项。
一、设计原理开关管是控制开关电路导通和断开的关键元件。
当开关导通时，输入电压通过变压器传递到输出端，当开关断开时，输出端与输入端相隔离。
变压器用于变换电压。
它通常由两个或多个线圈绕制而成，主要包括输入线圈和输出线圈。
输入线圈与开关管相连接，负责将输入电压传递到输出线圈。
输出线圈则负责变换电压。
滤波电路用于对输出信号进行滤波，减小波动和噪音。
二、设计步骤1.确定输入电压和输出电压：首先需要明确所需的输入电压和输出电压。
这将决定变压器的变比。
2.选择合适的变压器：根据所需的变比，选择合适的变压器。
变压器的选取应基于电流容量和功率需求等因素。
3.计算变压器的线圈数：根据变压器的变比和输入输出电压，计算输入线圈和输出线圈的匝数。
同时，考虑变压器的耦合系数和数量线圈相对位置等因素。
4.确定开关管和开关频率：根据输入电压、输出电压和功率需求，确定合适的开关管。
同时，选择合适的开关频率，以避免电磁干扰。
5.设计滤波电路：根据输出电压的要求，设计合适的滤波电路。
滤波电路可以使用电容、电感和抗干扰电路等组成。
6.确定电源保护电路：为了保证电源的稳定性和可靠性，设计合适的保护电路，如过流保护、过压保护、短路保护等。
7.进行仿真分析：使用电路仿真工具，对设计的电源变压器进行仿真分析，检查电源变压器的性能和特性。
8.制作和测试：按照设计的电路图，制作电源变压器，并进行测试。
测试包括输出电压稳定性、效率和波动等。
三、注意事项1.选择适当的变压器：变压器应能满足所需的电流容量和功率需求。
同时，应注意变压器的质量和耐用性。
2.稳定性和可靠性：电源变压器应具有良好的输出电压稳定性和可靠性。
20170426-开关电源中的电感面积积设计公式(二)
开关电源中的电感面积积设计公式（二）普高（杭州）科技开发有限公司 张兴柱 博士前面介绍的两种滤波电感面积积设计公式，是与变换器结构无关的一般性设计公式。
当结合具体的变换器结构后，其电感的面积积设计公式还可以写成更加一般的表达式，如下式： 46max )(10cm JKf B P K A W sm o L c a ××=×τ （1） 其中：L K τ是电感面积积公式中的拓扑系数。
这个公式虽然与开关电源中的变压器面积积设计公式非常类似，但L K τ、 m B 的取值、K 的取值且是不同的。
下面给出Buck 变换器中的电感面积积设计公式的推导过程。
Buck 变换器的输出滤波电感面积积设计公式：LoLv L i L电感电压和电流波形图1： Buck 变换器和其输出滤波电感的电压电流波形图1是Buck 变换器和其输出滤波电感的电压电流波形。
假定Buck 变换器的输入电压范围为max min ~g g V V ，输出电压为o V ，最大负载电流为max oL I ，开关频率为s f 。
设计时取电感电流的纹波oL L L I I I λλ==∆，其中λ为电感电流的纹波系数。
由于在Buck 变换器中的电感电流纹波为：LT D V I s o L )1(−=∆ （2） 其中：η×=g o V V D ，η为对应输入/负载下Buck 变换器的效率。
所以由（2）式，可以设计出Buck 变换器的滤波电感量：soL o L s o f I D V I T D V L λ)1()1(−=∆−= （3） 又因为：oL L oL Lpeak I I I I )21(2λ+=∆+= （4） 所以根据：m c L Lpeak B A N LI =，可得： sm L o m L Lpeak c f B N F D V B N LI A )()1(λ−== （5） 其中：λλλ21)(+=F ，m B 为电感电流峰值所对应的磁密，其选取须保证sat m B B <。
开关电源的原理与设计
开关电源的原理与设计开关电源是一种高效、稳定并且广泛应用于各种电子设备中的电源供应方式。
本文将探讨开关电源的原理与设计方法，帮助读者理解和应用开关电源技术。
一、开关电源的原理开关电源的工作原理主要基于开关器件（如晶体管或MOSFET）、变压器和滤波电路。
其基本原理如下：1. 输入电压通过整流桥变成直流电压，然后经过输入滤波电路去除大部分的纹波。
2. 直流电压通过PWM（脉宽调制）技术控制开关器件，使其周期性地开关。
3. 开关器件的快速开关与关断导致电压和电流的变化，并通过变压器传导到输出端。
4. 输出电压经过输出滤波电路去除纹波，然后供应给负载。
二、开关电源的设计要素1. 选定开关器件：合适的开关器件应具备低导通电阻、快速开关速度和高耐受电压等特点。
2. 设计变压器：变压器的设计应根据输入输出电压比例、功率需求和开关频率来选择合适的磁芯和线圈参数。
3. 输出滤波：合理设计输出滤波电路以减小输出纹波，采用合适的电容和电感来实现滤波效果。
4. 转换控制电路：PWM技术常用于控制开关器件的开关频率和占空比，需要设计合适的控制电路来实现转换。
三、开关电源的设计步骤1. 确定功率需求：根据需求确定开关电源的输出功率和电压范围。
2. 选择开关器件：根据功率需求选择适合的开关器件，考虑其导通电阻、开关速度和电压容忍度等。
3. 设计变压器：根据输入输出电压比例和功率需求设计变压器的磁芯和线圈参数。
4. 设计滤波电路：根据输出电压的纹波要求确定输出滤波电路的参数，包括电容和电感等。
5. 设计转换控制电路：选择合适的PWM控制芯片或设计自己的控制电路，实现开关器件的控制。
四、开关电源的优点1. 高效性：相比线性电源，开关电源的转换效率更高，能够节省能源并减少功耗。
2. 稳定性：开关电源具有更好的稳定性和调节性能，能够在不同负载条件下保持输出电压的稳定。
3. 体积小巧：开关电源采用高频开关器件和储能元件，使得电源尺寸更小、重量更轻。
开关电源变压器设计
开关电源变压器设计开关电源变压器设计1. 前言2. 变压器设计原则3. 系统输入规格4. 变压器设计步骤4.1选择开关管和输出整流二极管4.2计算变压器匝比4.3确定最低输入电压和最大占空比4.4反激变换器的工作过程分析4.5计算初级临界电流均值和峰值4.6计算变压器初级电感量4.7选择变压器磁芯4.8计算变压器初级匝数、次级匝数和气隙长度4.9满载时峰值电流4.10 最大工作磁芯密度Bmax4.11 计算变压器初级电流、副边电流的有效值4.12 计算原边绕组、副边绕组的线径，估算窗口占有率4.13 计算绕组的铜损4.14 变压器绕线结构及工艺5. 实例设计—12W Flyback变压器设计1. 前言◆反激变换器优点：电路结构简单成本低廉容易得到多路输出应用广泛，比较适合100W以下的小功率电源◆设计难点变压器的工作模式随着输入电压及负载的变化而变化低输入电压，满载条件下变压器工作在连续电流模式( CCM )高输入电压，轻载条件下变压器工作在非连续电流模式( DCM )2. 变压器设计原则Class B不能超过110°C。
因此，温升在规定范围内，是我们设计变压器必须遵循的准则。
◆成本开关电源设计中，成本是主要的考虑因素，而变压器又是电源系统的重要组成部分，因此如何将变压器的价格，体积和品质最优化，是开关电源设计者努力的方向。
3. 系统输入规格输入电压：Vacmin~ Vacmax输入频率：f L输出电压：V o输出电流：I o工作频率：f S输出功率：P o预估效率：η最大温升：40℃4.0变压器设计步骤4.1选择开关管和输出整流二极管开关管MOSFET:耐压值为V mos输出二极管:肖特基二极管最大反向电压V D正向导通压降为V F4.2计算变压器匝比考虑开关器件电压应力的余量(Typ.=20%)开关ON ：0.8·V D > V in max / N + V o开关OFF ：0.8·V MOS > N·( V o+ V F) + V in max匝比：N min < N < N max4.3 确定最低输入电压和最大占空比输入滤波电容：2µF~3µF/W 最低输入电压 ( 假设tc=3ms )V in min = √(√2V ac min )2−2 × P in ( T2− t c )C in最低输入电压，最大功率时，占空比最大D maxD max = N ∙ ( V o + V F )N ∙ ( V o + V F ) + V in min4.4 反激变换器的工作过程分析低输入电压时，负载从轻载到重载，变压器经历从DCM →BCM →CCM 的过程 高输入电压时，负载从轻载到重载，变压器一直工作在DCM4.5 计算初级临界电流均值和峰值按照最小输入电压，最大输出功率(Pomax)的条件计算 P o = 1/3P o max 时，变换器工作在BCM P o < 1/3P o max 时，变换器工作在DCM P o > 1/3P o max 时，变换器工作在CCMBCM模式下，最小输入电压时的平均输入电流I in-avg =13∙ P in V in min变压器初级临界电流峰值∆I p1 = I pk1 = 2 × I in−avgD max4.6 计算变压器初级电感量最低输入电压，BCM条件下，最大通时间T on max = 1f s×D max变压器初级电感量Lp =V in min × T on max∆I p14.7 选择变压器磁芯基于输出功率和开关频率计算面积乘积，根据面积乘积来选择磁芯AP p =P o × 1062 × η × K o × K c × f s × B m × jK o是窗口的铜填充系数：取K o=0.4K c是磁芯填充系数；对于铁氧体磁芯取K c=1Bm是变压器工作磁通密度，取B m≤12Bsatj是电流密度，取j = 4.2A/mm2考虑绕线空间，尽量选择窗口面积大的磁芯，查表选择Aw和Ae4.8 计算变压器初级、次级匝数、辅助绕组匝数和气隙长度初级绕组的匝数N p = V in min × t on maxA e ×B m×108增加或者减小匝数只会分别引起磁芯损耗减小或增加在100kHz条件下，损耗与B2.86成正比，匝数减小5%会使磁芯损耗增加15% 次级绕组匝数N s = N p / N辅助绕组匝数N cc = ( V cc + 1 ) ×N s / ( V o+ V F )气隙长度: l g = 0.4 π × A e × N2L p4.9 满载时峰值电流CCM时，T on max固定不变输入电压不变，BCM的T on max等于CCM的T on maxT on max内，电感电流线形上升增量∆I p1 = V in min × T on maxL p= ∆I p2低输入电压，满载条件下P o = 12×η× L p × (I2pk2– I2pk0 ) × f s变压器初级峰值电流I pk2 =P o / ηV in min × D max+ ∆I P224.10 最大工作磁芯密度B maxB max = L p × I pk2×108< B sat4.11 计算变压器初级电流、副边电流的有效值梯形波电流的中值 ：I a = I pk - ∆I2电流直流分量 ：I dc = D max × I a电流有效值 ： I prms = I a √D max电流交流分量 ：I ac = I a √D max (1−D max )4.12 计算原边绕组、副边绕组的线径，估算窗口占有率导线的横截面积自然冷却时，一般取电流密度 j = 4A / mm 2 初级绕组：S p = I prms ( A ) / 4 ( A / mm 2 ) 副边绕组：S s = I srms ( A ) / 4 ( A / mm 2 )线径及根数集肤深度 δ= 6.61 / √f s cm导线线径不超过集肤深度的2倍，若超过集肤深度，则需多股并绕 根据安规要求考虑加一定宽度的挡墙窗口占有率 K 0A w ≥ N p ×π×R p 2 + N s ×π×R s 2 + N cc ×π×R cc 24.13计算绕组的铜损根据导线的电阻和集肤深度，确定每个绕组的铜损耗 总损耗一定要小于预算损耗，温升经验公式loss4.14变压器绕线结构及工艺骨架的选取：累计高度、宽度绕法：初级和次级交错式(三明治)绕法：漏感小5. 设计实例—12W开关电源变压器设计5.1 系统输入规格输入电压：90Vac~265Vac输入频率：50Hz输出电压：12V输出电流：1.0A输出功率：Po=12W开关频率：50kHz预估效率：0.75输入最大功率：Pin=16W变压器最大温升：40℃5.2 开关管MOSFET和输出整流二极管开关管MOSFET耐压: V mos=600V输出二极管：反向压降V D=100V ( 正向导通压降V F=0.5V )5.3计算变压器匝比0.8 ∙V D > V in max / N + V o→0.8 ×100 > 375 / N +120.8 ∙V mos > N ∙( V o + V F ) + V in max→0.8 ×600 > N ×( 12 + 0.5 ) +375 5.5 < N < 8.45.4 最低输入电压和最大占空比选择C in=22µF最低输入电压：V in min = √(√2Vac min)2− 2 × P in (T2− t c)C in=√1272− 2 ×16 ×7 × 10−322 × 10−6≈77V最大占空比：Dmax =N ∙ (V o+ V F )N ∙ ( V o+ V F)+ V in min=6 × 12.56 ×12.5+77= 0.495.5 计算初级临界电流均值和峰值I in-avg =13∙ P inV in min=163 ×77= 0.07 A∆I p1 = I pk1 = 2 × I in−avgD max=2 ×0.070.49= 0.285 A5.6最大导通时间和初级电感量最大导通时间：T on max = 1f s×D max = 9.8 μs变压器初级电感量：L p = V in min×T on max∆I p1=77 ×9.8 × 10−60.285≈2.7mH5.7 变压器磁芯面积AP p =12 × 1062 ×0.75 ×0.42 × 50 × 10 ×1600 ×4= 0.066 cm2( 铁氧体磁芯B sat = 3900G , 取B m = 1600G )查表EF20 A e = 0.335 cm2，A w = 0.6048 cm25.8 变压器初级匝数、次级匝数、辅助绕组匝数和气隙长度N p = 77 ×9.8 × 10−60.335 ×1600×108= 140.7取N p = 140 TsN s = 140 / 6 = 23.3 Ts 取N s = 23 Ts N cc = 19 ×23 / 12.5 ≈35 Tsl g = 0.4π ×33.5 × 14022.6= 0.2 mm5.9 满载时峰值电流、最大工作磁通密度I pk2 =Po / ηVin min×Dmax+∆Ip2=1677 ×0.49+ 0.14 = 0.56 ABmax = Lp ×Ipk2Ae ×Np=2.6×10−3 × 0.560.335 ×140×108= 3100G < 3900G5.10 变压器初级电流、副边电流的有效值原边各电流：电流中值I pa = 0.42A 电流有效值I prms = 0.29A电流直流值I pdc = 0.20A 电流交流值I pac = 0.208A副边各电流：电流直流值I sdc = 1A 电流有效值I srms = 1.38A电流中值I sa = 1.92A 电流交流值I ac = 0.959A5.11 计算原边、副边绕组的线径，估算窗口占有率线径及根数集肤深度δ= 6.61 / √s= 6.61 / 3= 0.29 cm初级绕组：S p =0.068mm 2→Φ0.25mm ×1P →R DC = 4.523mΩ/cm ( 100℃ ) 副边绕组：S s = 0.328mm 2→Φ0.40mm×2P →R DC = 0.892mΩ/cm ( 100℃ ) Vcc 绕组：S cc = 0.1/4.2 = 0.024mm 2 →Φ0.1mm×2P 窗口占有率：0.4 × 60.48 ≥ 140 × π× 0.1252 + 23 × π× 0.22 + 35 ×π× 0.08224.2 ≥ 13.6 OK5.12 计算绕组的铜损平均匝长 l av = 23.5 mm各绕组绕线长度：原边 l Np = 140 × 23.5 = 329 cm副边 l Ns = 23 × 23.5 = 54.0 cm各绕组直、交流电阻：原边R pdc =1.45Ω R pac =2.38Ω副边R sdc =0.024Ω R sac =0.038ΩVcc 绕组电流过小，忽略绕组损耗各绕组损耗：P u = 0.30W {P p = I prms 2× R pdc + I pac 2 × R pac =0.22W P s = I srms 2× R sdc + I sac 2 × R sac =0.08W5.13 计算绕组的铁损计算铁损：查磁芯损耗曲线，PC40在 ΔB = 0.15T 时为80mW / cm 3 铁损 P Fe = 80 × 1.5 = 0.12 W估算温升总损耗 P loss = 0.12 + 0.30 = 0.42 W经验公式 ∆T ≈ 34 × √33.5 ×60.48= 22℃ < 40℃设计 OK5.14 变压器绕线结构及工艺绕线宽度高度累计查EF20 Bobbin 绕线宽度W=12.1mm ，高度H=2.9mm0.25mm，最大外径0.275mm 每层35T，W1=9.62mm0.40mm，最大外径0.52mm 每层23T，W2=11.9mm0.10mm，最大外径0.13mm 每层35T，W3=9.1mm(0.1mm×2P) 总高度= 0.275×4 + 0.52 × 2 + 0.13 × 3 + 0.03 × 7 = 2.74 mm绕线结构次级→初级→次级。
反激式开关电源变压器的设计
反激式开关电源变压器的设计
首先是变压器的选型。
在选型过程中，需要确定输入电压和输出电压的范围，以及输出电流的要求。
然后根据这些参数，选择合适的变压器类型和规格。
一般来说，变压器的参数包括输出功率、频率、输入电压和输出电压等。
接下来是变压器的设计。
变压器的设计包括主要参数的计算和设计。
这些参数包括变压器的匝数、线径、铁芯截面积等。
首先，计算变压器的匝数比，匝数比是由输出电压和输入电压决定的。
然后，计算变压器的质量系数，这是由变压器的电流和功率决定的。
接下来，计算漏磁感应系数和磁头系数，这是由变压器的线圈长度和匝数决定的。
最后，根据变压器的参数，计算出变压器的线径和铁芯截面积。
在完成变压器的设计之后，需要进行一些必要的电路参数计算。
这些参数包括电感值、电容值以及等效串联电阻等。
根据设计要求，计算电感和电容的数值，并选择合适的规格。
接下来是功率开关管的选型。
功率开关管的选型需要考虑电流和功率的要求。
根据输出电流和开关频率，选择合适的开关管类型和规格。
然后是电路的布线和连接。
根据设计要求，将变压器、开关管和其他元件按照电路图进行布线和连接。
要确保电路的稳定性和可靠性。
最后是对设计的电路进行仿真和测试。
通过仿真和测试，验证电路的性能和可靠性。
可以利用电路仿真软件和实验设备进行验证。
总结起来，反激式开关电源变压器的设计涉及变压器的选型、设计和计算，以及电路参数的计算和选择。
通过合理的设计流程和验证，可以设计出高效率和稳定的反激式开关电源变压器。
开关电源变压器共模电感设计注意事项
开关电源变压器共模电感设计注意事项在电源变压器的设计过程中，工程师们需要严格的计算并完成共模电感设计和数值选取，这直接关系到开关电源变压器的运行精度。
在今日的文章中，我们将会就开关电源变压器的共模电感设计绽开简要分析，看在电源变压器共模电感设计和计算过程中，都应当留意哪些问题。
在电源变压器的设计和制作过程中，工程师所要进行的共模电感设计，其所需要的基本参数主要有三个，分别是输入电流，阻抗及频率，磁芯选取。
先来看输入电流。
这一参数值直接打算了绕组所需的线径。
在线径的计算和选取时，电流密度通常取值为400A/cm，但此取值须随电感温升的变化。
通常状况下，绕组使用单根导线作业，这样可削减高频噪声及趋肤效应损失。
在计算过程中，开关电源变压器共模电感的阻抗在所给的频率条件下，一般规定为最小值。
串联的线性阻抗可供应一般要求的噪声衰减。
但实际上，线性阻抗问题往往是最简单被人忽视的，因此设计人员常常以50W线性阻抗稳定网络仪来测试共模电感，并慢慢成为一种标准测试共模电感性能的方法。
但所得的结果与实际通常有相当大的差别。
实际上，共模电感在正常时角频首先会产生每八音度增加-6dB 衰减(角频是共模电感产生-3dB)的频率此角频通常很低，以便感抗能够供应阻抗。
因此，电感可以用这一公式来表达，即：Ls=Xx/2πf 。
这里还有一个问题需要工程师需要留意，那就是在进行共模电感设计时须留意磁芯材料和所需的圈数问题。
首先来看磁芯型号的选取问题，此时假如有规定电感空间，我们就按此空间来选取合适的磁芯型号，如没有规定，通常磁芯型号的随便选取。
在确定了电源变压器的磁芯型号之后，接下来的工作就是计算磁芯所能绕最大圈数。
通常来说，共模电感有两绕组，一般为单层，且每绕组分布在磁芯的每一边，两绕组中间须隔开肯定的距离。
双层及积累绕组亦有间或使用，但此种作法会提高绕组的分布电容及降低电感的高频性能。
由于铜线的线径已由线性电流的大小所打算，内圆周长可以由磁芯的内圆半径减去铜线半径计算得来。
反激开关电源 变压器的励磁电感和 漏感关系
反激开关电源变压器的励磁电感和漏感关系下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!反激开关电源中变压器的励磁电感与漏感关系1. 引言在反激开关电源中，变压器扮演着至关重要的角色，它的设计与性能直接影响着整个电源的效率和稳定性。
开关电源与电容电感设计
开关电源与电容电感设计1. 引言开关电源是一种将电能从一个电路传递到另一个电路的电源，通过开关器件的开关操作，将输入电源的直流电压转换成输出电源的电压。
开关电源具有高效率、体积小、重量轻等优点，因此在许多电子设备中得到了广泛应用。
而电容和电感则是开关电源设计中不可或缺的元件，它们在滤波、稳压等方面发挥着重要作用。
本文将介绍开关电源和电容电感的基本原理、设计要点以及常见问题的解决方法。
2. 开关电源设计要点开关电源的设计要点包括输入滤波、开关器件、变压器、输出滤波和保护电路等。
2.1 输入滤波输入滤波电路主要用于抑制电源输入端的高频噪声和干扰。
常见的输入滤波电路包括：•电源滤波器：通过电感和电容组成的滤波器，可以滤除高频干扰。
•输入电容：在输入端添加合适的电容，可以降低功率因数，改善电流波形。
2.2 开关器件开关器件是开关电源中最重要的部分，它决定了开关电源的性能和效率。
常见的开关器件包括MOSFET、IGBT和二极管。
在选择开关器件时，需要考虑输入和输出电压、负载电流和开关器件的功率损耗等因素。
2.3 变压器变压器是开关电源中的关键组件之一，它用于将输入电压变换成输出所需要的电压。
在设计变压器时，需要考虑输入输出电压比、功率损耗和电流波形等因素。
2.4 输出滤波输出滤波电路主要用于消除开关电源输出端的高频噪声和纹波。
常见的输出滤波电路包括：•电感滤波器：通过电感和电容组成的滤波器，可以滤除高频噪声。
•输出电容：在输出端添加合适的电容，可以降低输出纹波，提高稳定性。
2.5 保护电路保护电路用于保护开关电源免受过电流、过压、过温等因素的损害。
常见的保护电路包括过流保护、过压保护和过温保护等。
3. 电容电感设计要点电容和电感是开关电源设计中常用的元件，它们在滤波、稳压和耦合等方面发挥着重要作用。
3.1 电容设计电容的主要作用是储存电荷，并在需要时释放。
在电容设计中，需要考虑以下要点：•电容值：根据电路的需求和频率响应来选择合适的电容值。