反激变压器计算实例

技术要求:输入电压Ｖin:90—２5３Vaｃ
输出电压Vo:２7、６V
输出电流Io:6A
输出功率Pｏ:166W
效率η:0、85
输入功率Pin:1９5W
一、输入滤波电容计算过程:
上图为整流后滤波电容上电压波形,在最低输入电压下,假如我们想在滤波电容上得到的电压Ｖdc为１１5V,则从上图能够得到:
Vpk=９0*1、4１４=127V
Ｖmｉn=Vdc—(Vpk－Vｄc)＝１0３V
将电源模块等效为一个电阻负载的话,相当于在T3时间内电容对恒定功率负载进行放电,电容电压降低(Vpk-Vmin)V。

Iｄｃ*T3=C＊△V
其中:
△V=Vｐk-Ｖmin=12７—10３=24V
关键部分在T3的计算,T3＝t１+t２,t1为半个波头,时间比较好算,关于50Hz的交流来说,t １=５ｍS,然后就是计算t２,事实上t2也特别好计算,我们明白交流输入电压的公式为
Vｘ=Vpksiｎθx,依照已知条件,Vｘ=１03V,Ｖｐk=127Ｖ,能够得到θx=54度,因此t2=5４*1０ｍs／180=3mS, Ｔ3=t1＋t２=８mS。

C=1。

7＊８/２４＝０、57ｍF＝５7０ｕF
二、变压器的设计过程
变压器的设计分别依照DCＭ、CCＭ、QR两种方式进行计算,事实上QR也是DＣＭ的一种,不同的地方在于ＱR的工作频率是随着输入电压输出功率的变化而变化的。

关于变压器磁芯的选择,比较常用的方法就是ＡP法,但经过多次具体设计及依照公司常用型号结合,一般能够直截了当选择磁芯,象这个功率等级的反激,选择PQ35３5的磁芯即可。

磁芯的参数如下:ＡＥ=190ｍm２,AＬ=43０0nH,Bｍax≥0、32T
1)ＤCM变压器设计过程:
开关频率选择80Ｋ,最大占空比选择0、4８,全范围ＤCM,则在最低输入电压Vdc下,占空比最大,电路工作在BCＭ状态,依照伏秒平衡,能够得到以下公式,
Ｖｄｃ*Dmａx=Voｒ*(1-Ｄmaｘ),
从而计算反射电压为Voｒ=95Ｖ
匝比n=Vor/(Ｖo+Ｖf)=３。

32 Vf为整流二极管压降计算初级匝数
计算副边匝数Ｎs=Np/n=6。

32,选择７匝,
则原边匝数调整为Ｎｐ=3、32＊7＝23匝
计算辅助绕组匝数,输出电压变化范围依照20-27、6V设计,要求在20V输出下辅助绕组能正常供电,因此,辅助绕组选择4匝、
初级电感量Pｏ=０。

5L＊I＊Ｉ＊F/ηI＝Viｎmin*Dmax／(L＊F)
,
将各个参数代入,得到L值L=78uＨ
初级电流峰值:
初级电流有效值:
次级电流有效值:
依照电流有效值,能够选择变压器线径,依照匝数绕电感后,调整气息使电感量满足要求,即可得到合适的变压器。

以下黄色字体部分,是依照ｂａtｔeｒyli提到,关于DCM,变压器的△B值能够适当选的大一些,从而降低匝数减小漏感,能够减小尖峰。

因此依照△B=0。

2设计的变压器。

开关频率选择８0K,最大占空比选择0。

48,全范围ＤCM,则在最低输入电压Vdc下,占空比最大,电路工作在BCM状态,依照伏秒平衡,能够得到以下公式,
Ｖdc＊Dmax＝Ｖor＊(１-Ｄmax),
从而计算反射电压为Voｒ＝９5V
匝比ｎ=Vor/(Vo＋Vｆ)=3、３２Vf为整流二极管压降
计算初级匝数
计算副边匝数Ｎｓ=Nｐ/n＝４、8,选择５匝,
则原边匝数调整为Nｐ＝3。

32*5=17匝
计算辅助绕组匝数,输出电压变化范围依照20—2７、6V设计,要求在2０V输出下辅助绕组能正常供电,因此,辅助绕组选择3匝、
初级电感量Po=０、5Ｌ＊I*I＊F／ηI＝Vinmｉn＊Dmａｘ/(Ｌ＊F)
,
将各个参数代入,得到L值L=7８uH
初级电流峰值:
初级电流有效值:
次级电流有效值:
依照电流有效值,能够选择变压器线径,依照匝数绕电感后,调整气息使电感量满足要求,即可得到合适的变压器。

2)CＣＭ变压器设计过程:
CCM变压器的设计,必须首先确定一个负载点,在该状态下,变压器工作在BCM状态下,假如负载接着增加则进入CCM,假如负载减小,则进入DCM,一般情况下,我会选择最低输入电压下额定负载的70%为BCM状态。

计算初级匝数
从上面得计算结果能够看到,不管是DCM依然CCM,事实上关于同一个变压器来说,初级匝数是不变的。

70%负载情况下,输出功率为Ｐ0、７=２7。

6*６＊0、7=1１6W,因此峰值电流为
,
从这个时刻,假如接着增加负载电流,变压器进入CCM状态,占空比不变,因此,峰峰值电流也就是这个值,因此ΔI=4、９４A
满载情况下,输入平均电流
设峰值电流为ＩＰK则(IＰK＋I PK-4。

94)×D/２=
I PK＝6A
依照△Ｉ占Ｉpk的比例,确定△Bmax,△Bmax/Ｂmax=△Ｉ／Iｐk得到△Bｍax=４。

94*０、3２/６=0、26T,选择△B为０。

18Ｔ,计算变压器原边匝数
依照伏秒平衡,能够得到以下公式,
Vdc＊Dmax＝Voｒ*(1－Dmax),
从而计算反射电压为Vor=９5Ｖ
匝比n=Ｖｏr/(Ｖo+Ｖf)=3、３2 Vf为整流二极管压降副边匝数Nｓ=１８／３。

3２=5、4,选择6匝,
原边匝数调整为Nｐ=3、３2＊６＝2０
计算辅助绕组匝数,输出电压变化范围依照２0－27、6Ｖ设计,要求在２0V输出下辅助绕组能正常供电,因此,辅助绕组选择4匝。

依照△I=Vｄｃ＊Dmax/Lｐ*F,能够得到变压器原边电感值
3)QR模式变压器的设计过程
最低输入电压1０3V,最大占空比Dmａx选择0。

48,在最低输入电压情况下,变压器工作在临界模式,则依照伏秒平衡
Vdc＊Ｄｍａx＝Vor＊(１－Dmax),
Vor=Vdc*Dｍax/(１－Ｄmax)
=10３*0、４８/(1-0、48)
＝95V
匝比n=Ｖor/(Vo+Vf)=95／(２7、6＋1)=3。

32
采纳０B22０３,假如全范围内都工作在QR状态下,则在同一负载条件下,工作频率只跟随输入电压变化,频率变化比如下:
,
将Ｖｏ＝２７、6Ｖ、Vf=１V、VdｃＬ＝１15V、ｎ=3。

3２、VdｃH=36０Ｖ代入,能够得到FsH=2、2５FsL,假如将低压满载工作频率设置在50k,则高压满载工作频率则工作在２。

２5＊５0=112。

５ｋ。

变压器工作在QR模式时,MOＳ管开通时,变压器原边储存能量,在ＭOS关关闭时刻完全传递到副边,每个周期变压器原边储存的能量为
变压器传递到副边的总能量等于每个周期传递的能量与频率的乘积,因此
原边峰值电流能够通过下式得到
将Po=16６W、η=０。

85、Vdc=１１5Ｖ、Ｄmaｘ=0。

48、Ｆ＝５０K带入上式能够得到变压器原边电感Ｌ=156uH
在最低输入电压情况下,初级峰值电流最大,初级电流峰值最大值
初级电流波形为三角波,因此有效值为
次级电流有效值
则初级绕组匝数
匝
次级绕组匝数Ns=26/３、3２=8匝,选择8匝,则原边调整为２7匝
由于负载为两串铅酸蓄电池,最低充电电压依照２0Ｖ计算,辅助绕组选择4匝、
MＯＳ管的选择
初级峰值电流６、34Ａ,依照1、5倍余量选择,ＭOS管电流选择６、34＊1、5=9。

5A 输入电压最高值３６0V,反射电压95V,考虑尖峰电压100Ｖ,MOS管耐压依照０。

８５的余量选择,则MOS管耐压应不低于
库存MOＳ管中,满足电压电流条件的型号为FQA13N80,因此选择该型号MOS管。

输出二极管的选择
变压器变比27:8,当输入电压最高时,折算到副边的电压为
3６0＊８/２７＝107V
因此二极管承受的反向电压为107+2７。

6=13５Ｖ,考虑尖峰电压50Ｖ,二极管耐压依照０、８5的容量选择,则
V＝(1３５+50)/0、85=2１8V
副边峰值电流为6、3４*27/8=2１A
库存最接近的二极管是ＳTTH3００3,耐压3００V,两个1５A二极管并联。