单端反激式DC-DC开关电源变压器的设计全过程

单端反激式DC/DC 开关电源变压器的设计全过程，

变压器的参数计算：

（1） 变压器的设计要求：

输出电压：10V ～3KV ，8mA （变压器输出之后三倍压）

输入电压：24 1V

±工作频率：50KHZ

最大占空比：45％

变换效率：80％

（2） 基本参数计算：

输入最小电压： min IN V =－

IN V V ＝24－1－0.5

＝22.5V

输出功率：

OUT OUT OUT P U I =

30000.00824()W =×=输入功率：

OUT IN P P η=

2430()0.8

W == （3） 选择磁芯：

由于输出功率为24W ，需要留有一定的余量，选择磁芯的型号为：EI-28。其具体参数如下：

材料：PC40；尺寸：28.0*16.75*10.6（mm）；P A ：0.6005（）

；：86 4cm e A 2mm W A ：69.83； ：4300；2mm L A 2/nH N S B ：500mT （） 390mT （10） 25o C 0o C 使用时为防止出现磁饱和，实取磁通密度m B = 250 mT

（4） 粗略估计匝数比以及最大占空比（通过实际计算）

min (1)OUT MAX IN MAX V D N V D −= 30000.5522.50.45

×=× 162.9=（求出结果后然后取整为Nm ）

因为匝数比可以根据设计理念修正为M N ＝165，从而可以产生新的MAX D

min OUT MAX M IN OUT V D N V V =

+ 300022.51653000

=×+

44.7%=

（5） 计算初级平均电流，峰值电流和电流的有效值

由于输出功率为24W ，用电流连续模式（CCM ）比较适合。这里取为0.6

RP K .min min IN OUT P AVG IN IN P P I V V η=

= 240.822.5

=×

1.333A =.1[1]2

P AVG P RP MAX I I K D =− 1.333(10.50.6)0.447=

−××

4.26A

=.P RMS P I I =

=

2.054A =.P RMS I －电流有效值，P I －峰值电流，.P AVG I －平均电流，（RP K R RP P

I K I =

）电流比例因数，MAX D －最大占空比； 利用Krp 的值可以定量描述开关电源的工作模式，若Krp=1.0，即峰值电流和脉动电流相等，开关电源工作在断续模式；若Krp<1.0,峰值电流大于脉动电流，开关电源工作在连续模式。对于给定的交流输入范围，Krp 越小意味着更为连续的工作模式和较大的初级电感量，并且Ip 和Irms （初级有效值电流）较小。

（6） 计算初级电感：

2min min 1()(12

IN MAX RP IN ON P R OUT RP V D K V t L I P fK η−==)

230.8(22.50.447)(10.50.6)2450100.6

××−×=××× 78.7H μ=

（7） 计算初级以及次级绕组圈数：

min min IN ON IN MAX P m e m e V t V D N B A fB A =

= 3622.50.44750100.258610

−×=×××× 9.4=

S M N N N =P

165*9.4=

1551=这里取P N 为10匝，为1551匝。

S N P N －初级绕组圈数，m B ：磁通密度，—磁心横截面积（m^2）

，－次级绕组线圈 e A S N （8） 计算次级峰值电流以及电流有效值：

P S M I I N =

4.26165

=

25.8mA

=.S RMS S I I =

25.8=

13.8mA =.S RMS I －次级电流的有效值，S I －次级峰值电流；

（9） 计算次级电感量：

2S M P L N L η=

260.816578.710−=××× 1.71H =

（10） 功率容量：

6102T P W e m m C

P A A A fB K K ηδ×=×= 6

324(24)100.820.85010150030.41+

×=××××××× <0.6005

40.25cm =4cm 上式中：磁芯窗口面积（）；：磁芯截面积（）；：变压器的标称输出电压（W ）；W A 2cm e A 2cm T P δ：线圈导线的电流密度（2/A mm ）； ：窗口的填充系数；：磁芯的填充系数，这里取经验值进行计算，其中m K C K δ＝3；＝0.4；＝1。

m K C K （11） 变压器磁芯气隙(原理就是磁芯和空气串联)：(二选一)

如果变压器工作时，磁通不能回到始发点，变压器的磁通会随着反复工作逐步增大，将导致磁通饱和，尖峰电压和浪涌电流，立刻烧坏主功率开关管解决磁通复位的问题，就是靠增加气隙解决。合理的气隙不但能使变压器稳定工作，也可以增加电源输出功率，减少变压器的高频磁芯损耗，并且可以进一步提高开关频率，降低初次级的纹波电流。

20.4P P g e

L I L BA π= 62

0.478.710 4.260.250.86

π−×××=×

0.008348cm = 根据经验，实际变压器的气隙值要大于计算值，气隙取g L ＝0.5mm 。磁芯EI28两侧各留0.5mm 的气隙。

（12） 确定导线规格：

初级绕组导线截面积：

.P RMS P I S δ=

2.0543

=

20.6847mm =次级绕组导线截面积：

.S RMS

S I S δ=

3

13.8103

−×=