DC变压器的设计方法_刘学鹏
【精品】毕业设计dc-dc开关电源中电子变压器的制作[管理资料]
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摘要本文介绍了在DC-DC开关电源中电子变压器的制作，电子变压器在开关电源中起着电压转换的功能，也是开关电源中不可或缺的心脏部位。
电子变压器的制作不仅要了解变压器的组成、工作原理，同时也要有正确的参数，以及各类的制作工艺要求。
本文详细的介绍了电子变压器的基本构成、主要的参数、材料选择以及检测工艺。
关键词：电子变压器，磁心材料，工作点。
AbstractThis paper introduces in DC - DC switch power electronic transformer in production, electronic transformer plays in switching power supply voltage conversion functions, is an indispensable switch power supply parts of the heart. Electronic transformer production not only to understand the composition, working principle of transformer, also want to have the right parameter, and various production process requirements. This paper describes in detail the basic electronic transformer basic parameters of the composition, main, material selection and process detection.Keyword: Electronic transformer, cores materials, operates.目录绪论 (1)1、电子变压器的基本组成 (2) (2) (2) (3)2、 DC-DC开关电源中变压器的应用 (4) (4)开关电源电路的组成 (4)开关电源结构图 (5)3、变压器材料的选择与工作环境 (8) (8) (12)4、变压器的主要参数和制作工艺 (13) (13) (13) (14)计算次级绕组圈数N2 (14)反馈绕组N3的估算 (14)导线线径的选取 (15)线圈绕制与绝缘 (15)镀锡成型 (18)5、变压器的检测和保护 (20)变压器常用检测方法和仪器 (20)外观检测方法 (24)空载检测方法 (24)工作使用的损耗 (24)6、变压器的故障判断与维修 (26)磁芯松动及噪音 (26)变压器短路 (26)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)绪论变压器的发展距今已经有了140来年的历史了，。
【我是工程师】单端正激双管式开关电源设计之变压器设计
【我是工程师】单端正激双管式开关电源设计之变压器设计（cjhk完成于江苏泰州）最近电源网举行我是工程师这个活动，看到礼品这么丰富，我也忍不住想凑个热闹，准备把以前自己动手设计的一款电源贴出来和大家共享，其中借鉴了一些资料，难免会有一些差错，希望大家能及时指证。
因为有两个月左右的时间，所以我自己的规划是：首先分析单端正激式变换器拓扑结构，接着根据我自己的项目分析单端正激式电路的高频变压器设计方法，再其次是分析使用到的电源管理芯片的特性及功能，同时分析功率MOS的选择与计算功率损耗，最后是各功能电路的分析并贴出原理图。
整个项目大概的时长差不多1个半月。
主要是工作比较忙，只能抽晚上的时间来和大家分享，很多地方分析的会不到位，计算的公式以及原理什么的都只是自己的理解，会有错误，望大家及时指正。
单端正激式开关电源，一般适用与200W以下的开关电源（至于为什么是200W，我没有真正去验证过，找了好些资料，都是这么说的，希望有高手能解释一下为什么不能超过200W）。
我以前见过1200W的单端正激式开关电源，功率模块用的是IGBT，不过效率不高。
常见的单端拓扑结构，通常都是带有去磁绕组。
去磁绕组的圈数和初级绕组的圈数相同，主要目的是为了防止变压器磁饱和。
理想的正激拓扑结构的高频变压器磁芯是不需要有去磁绕组的，因为初级获得的能量都会完全传递到次级。
但是实际的情况是因为磁芯工作的区间的第一象限，每次初级获得能量在传递到次级时，磁芯都会有一些能量的残留，当残留的能量不断累加到达磁芯饱和的阙值点时，变压器发生磁饱和（磁通量为零，电流无穷大，至此变压器就会烧毁）。
为了防止变压器磁饱和，需要加入去磁绕组（也称复位绕组）。
去磁绕组的方向和初级绕组的方向正好相反，每次初级将能量传递到次级时，残余的能量和去磁绕组中的能量方向相反，正好抵消。
至于去磁绕组和初级绕组是如何绕制的，查了几本书，都说是紧密绕制。
在《变压器与电感器设计》（龚绍文翻译）这本书中写道是双线并绕，我想了很长时间没有搞懂。
反激式开关电源变压器设计
反激式开关电源变压器设计(2)
表二 变压器窗口利用因数
变压器情况
窗口
反激式变压器 一个二次绕组 两个或多个二次绕组 相互隔离的二次绕组 满足UL或CSA标准 满足IEC标准 法拉第屏屏蔽
1.1 1.2
1.3 1.4 1.1 1.2 1.1
用下式按变压器情况将各窗口利用因数综合起来 Knet=Ka.Kb…
2.6 计算一次绕组最大匝数Npri
Lpri 452*10-6
Npri = =
= 61.4匝 取Npri=62匝
AL 120*10-9
2.7 计算二次主绕组匝数NS1NS1为DC+5V绕组
NpriV01+VD1-Dmax 62*5+0.7*1-0.5
Ns1=
=
= 2.78匝
VinminDmax
127*0.5
Lgap =
cm2
AeB2max
其中：Ae = 磁芯有效截面积;单位为cm2 Bmax = 单位为G；
Lpri = 单位为H&
按照计算的气隙量实测出磁芯的AL值&
技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
1.6 计算一次绕组所需的最大匝数Npri
Lpri Npri =
AL
1.7 计算二次主绕组输出功率最大的绕组所需匝数Ns1
式中： δVsn% ———— 相应输出电压精度%; Vsn ———— 相应输出电压值； Nsn ———— 计算的相应输出电压匝数； N’sn ———— 选取的整数相应输出电压匝数&
如果输出电压不能满足规定的精度;可以将主输出绕组Ns1增加一匝;再 计算相应输出绕组匝数;看能否满足相应精度;如果这样修改结果仍不满足 要求;只可回到开始阶段;增加一次绕组匝数;重新计算一次绕组匝数;直到 满足要求为止;但是增加一次绕组匝数;会使变压器工作磁通密度向小的方 向调整;这可能造成在较低输入电压时;输出无法达到额定的电压;所以在变 压器设计时要适当的处理好输出电压精度和额定输出电压值的关系.
dc-dc升压电路设计
DC-DC升压电路是将低电压直流电源升高到需要的电压级别的电路。
以下是DC-DC升压电路设计的基本步骤：
1. 确定输出电压和电流：首先需要确定所需的输出电压和电流，这将决定所需的电路参数。
2. 选择开关电源拓扑：常见的开关电源拓扑包括升压型、降压型、升降压型等。
其中，升压型变换器是一种输出电压大于等于输入电压的单管非隔离直流变换电路，由电流源（电压源串联较大电阻组成）、并联开关、电压源负载（并联电容）组成。
3. 选择合适的元器件：根据设计要求选择合适的电感、电容、二极管等元器件。
4. 进行仿真和验证：使用仿真软件进行仿真和验证，以确保电路能够正常工作。
DC-DC单端反激式变换电路设计实验2013-6-27.
电气学科大类10 级《信号与控制综合实验》课程实验报告(基本实验一:检测技术基本实验)姓名学号专业班号同组者1 学号专业班号同组者1 学号专业班号指导教师日期 2013年6月24日实验成绩评阅人实验评分表基本实验实验编号名称/内容（此列由学生自己填写）实验分值评分设计性实验实验名称/内容实验分值评分实验四十八、DC/DC单端反激式变换电路设计实验设计性实验实验名称/内容实验分值评分教师评价意见总分目录实验四十八、DC/DC单端反激式变换电路设计实验 (2)实验四十八、DC/DC单端反激式变换电路设计实验 (1)一、实验目的 (1)二、实验目标 (1)三、实验方案综述 (1)四、实验步骤 (4)五、实验结果及分析 (4)六、实验小结 (8)参考文献 (9)实验四十八、DC/DC 单端反激式变换电路设计实验一、实验目的1.了解自激式单端反激变换电路的原理，并掌握其设计方法；2.熟练掌握光耦隔离器件的原理及使用方法；3.利用光耦隔离器件为单端反激变换电路设计一个反馈回路。
二、实验目标1.额定输入电压为50V ，额定输出电压为10V 。
2.利用“实验电路板B07”验证单端反激电路的工作及隔离变压器的反馈效果；3.自主设计一个光耦反馈回路，并能实现输入电压在40-70V 变化时输出电压保持为额定电压的功能。
三、实验方案综述(一)自激式单端反激变换电路的基本工作原理图1自激式单端反激变换电路上图1为自激式单端反激变换电路，当V 1加到输入端时，通过启动电阻R B和晶体管VT1的基射极给VT1的基极一个正的偏置电压，使VT1导通，变压器T1的初级绕组流过励磁电流，而次级V2因二极管的阻挡而不给负载供电，存储能量。
此时，绕组N P ’电压给电容C B 充电并供给VT1 基极电流，最终使VT1饱和导通。
由于t on 期间能量全部聚集在变压器中，所以初级绕组电流持续增加，并激励磁通增加，最终使变压器磁路达到饱和，磁通变化率为0，因而感应到基极绕组N P ’的电压为零，此时电容C B 上电压左负右正并通过绕组N P ’-VT1的基极-基极电阻-电容C B 构成的回路放电，放电电流抽取了VT1的基极电流，使变压器初级电流减小，于是感应到绕组N P ’上的电压与电容C B 上的电压正方向一致，从而加速了抽取基极电流的过程，使VT1加速关断。
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，xuguoping 分享与世纪电源网的网友 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()0.8W == （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 Dmin 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0.6RP K .min min IN OUT P AVG IN IN P P I V V η== 240.822.5=×1.333A =.1[1]2P 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 PI 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。
变压器设计的主要方法
变压器设计的主要方法变压器是一种将交流电能转换成不同电压的电力设备，用于配电和输电系统。
变压器的设计是一个复杂而关键的过程，主要方法包括选择合适的铁芯材料、设计合理的绕组结构、确定适当的电流密度和选取恰当的冷却方式等等。
首先，选择合适的铁芯材料是变压器设计的重要环节。
铁芯材料需要具有高导磁性和低磁滞损耗的特性，以提高变压器的效率和性能。
常用的铁芯材料有硅钢片和铁氧体等。
硅钢片具有较高的导磁性和磁导率，适用于低频变压器；而铁氧体具有较低的磁滞损耗和谐振频率，适用于高频变压器。
其次，设计合理的绕组结构对于变压器性能和效率的影响也非常重要。
绕组是变压器的心脏，直接关系到能量传递效率和电磁性能。
绕组的设计需要考虑绝缘、连接和散热等问题。
在绝缘方面，需要选择合适的绝缘材料和垫片，并且正确计算绝缘厚度，以保证绝缘强度和防止电弧击穿。
在连接方面，要选择适当的连接方式，如螺栓连接或压接连接，并保证连接的可靠性和耐久性。
在散热方面，需要合理安排绕组的布局，以实现良好的通风和散热效果，提高变压器的负载能力。
确定适当的电流密度是变压器设计中需要考虑的另一个重要因素。
电流密度是指单位截面内通过的电流量，它直接影响到变压器的导线截面积和散热能力。
选择合理的电流密度可以有效地提高变压器的效率和性能。
通常情况下，变压器的主绕组采用较高的电流密度，而次级绕组采用较低的电流密度，以实现最佳的能量传递和负载能力。
选取恰当的冷却方式也是变压器设计中需要考虑的重要因素之一。
变压器在工作过程中会产生热量，如果不能有效地散热，会造成温升过高，甚至损坏变压器。
常见的冷却方式有自然冷却、强迫风冷和循环水冷等。
选择合适的冷却方式需要考虑变压器的功率、工作环境和散热条件等因素，以确保变压器能够在安全的温度范围内正常工作。
此外，还需要考虑其他因素，如损耗和效率、绝缘强度、噪音和电磁干扰等。
在设计变压器时，需要综合考虑这些因素，并进行适当的折衷和优化，以实现变压器的性能和经济性的最佳平衡。
反激变压器设计过程
反激变压器设计过程1、初始值设定1.1开关频率fkHz对于要接受EMI规格适用的产品,不要设定在150kHz预计余量的话120kHz左右以上.一般设定在65kHz左右.1.2输入电压范围设定主要对瞬时最低输入电压／连续最低输入电压／最大输入电压的3类进行设定.1.3最大输出电流设定对于过电流保护最大输出电流／连接最大输出电流／峰值最大输出电流在规格书上有规定的情况下3种类,进行设定.另外,在这最大输出电流中需包括对于各自偏差的余量.Iomax1A连续最大输出电流I omax2A额定输出电流×余量 1.1～1.2.为设计的基准.但是,在有峰值最大电流的情况下,只将峰值最大电流作为设计基准使用.连接最大电流只用于算出绕线的电流容量.峰值最大输出电流I opeak A峰值最大电流×余量1.1～1.2.为设计的基准.1.4最大二次绕组输出端电压设定用以下公式算出：最大二次绕线端输出电压：VN2maxV＝接插件端输出电压＋线间损失0.1～0.5V＋整流元器件Vf0.4～0.6V※在有输出电压可变的情况下,根据客户要求规格书的内容不同,适用的范围而各不相同.客先要求规格书内容只保证输出电压※只在装置试验时电压可变的情况下.磁芯用最大输出电压来设计.绕线是用额定输出电压来设计.保证所有的性能※在实际使用条件下通常的电压可变的情况下.磁芯、绕线都用最大输出电压来设计.1.5一次电流倾斜率设定输入电压,瞬时最低动作电压、输出电流,在过电流保护最大输出电流／连接最大输出电流／峰值最大输出电流的任意一个最大输出电流的条件下,设定图1－１的一次电流波形的斜率.K的设定公式如下.作为目标,设定到0.5～0.6,兼顾到之后的其他特性,作最适当的变更.1.6最大占空比设定1.7最大磁通密度设定Bmax图1-2中表示了TDK 制的磁珠磁芯PC44的B-H 曲线图.磁芯的磁通密度BT,如图1-2所示,与磁场强度HA/m 成比例,增加.另外,当B 达到一定的值时,在那基础上,即使增加H,B 也不会增加.在此磁束饱和状态下,不仅仅达不到作为变压器的机能,还有开关FET 破损的危险性,因此磁芯绝对必须在此饱和磁通密度以下来使用.另外,从产品目录上引用数据时,需要在符合使用条件的温度下选择饱和磁通密度,因此请注意.※磁芯的饱和磁通密度是根据温度而变动.在TDK 制PC44的120℃下的饱和磁通密度,将降低到25℃时的值的68.6％.因此,如果在25℃的条件下设计的话,有可能发生使用时的故障.1.8绕线电流密度设定设计的要点：单一输入的情况下设定为0.45、普遍输入的情况下设定为0.65左右.・ 最大占空比的设定,对开关元器件、整流元器件施加耐压方面会造成影响,绕线电流密度对绕线的温度上升有一定影响,因此一定要考虑冷却条件、使用温度范围、变压器构造等,再进行适当的设定.2、变压器特性设计2.1计算一次绕组的电流峰值变压器总输出功率P 2W 是瞬时最大值.在输出电流规格书中有设定峰值条件的情况下,用I opeak ×V N2max .另外,多输出的情况下,将各电路的输出功率的总和作为变压器总输出功率.变压器效率一般为0.95.2.2计算一次/二次绕组的匝数比匝数比根据输出入电压和最大占空比来决定.2.3计算一次绕组的电感量3、变压器构造设计3.1计算一次绕组的电流有效值计算一次绕线电流有效值I N1TYPRMS .不用考虑瞬时最低动作输入电压、过电流、峰值最大电流.首先求出占空比α.接着用以上所求出的占空比α,求出一次绕线电流有效值.作为标准,从１．１．８项中设定的绕线电流密度I/SA/mm 2和一次绕线电流有效值I N1typrms A 中,计算出一次绕线截面积S N1mm 2.3.2计算二次绕组的电流有效值设计要点：・ 变压器的发热,是根据,根据磁芯损失的铁损和根据绕线损失的铜损来决※省略以下的详细计算,可以将直流输入电流的1．6倍作※可以省略以下的详细计算,将直流输出电流的1．4倍作在实使用条件的通常驻机构状态下,用在１．３．１项中算出的占空比α、一次绕线电流有效值IN1typrmsA,算出连续流出的最大的二次绕线电流有效值.替换为与各自的二次绕线和一次卷的绕线比,进行计算,另※多输出变压器的情况下,将N12中加上对于全功力的其电路输出功力的比率.外在所求得的IN2typrmsA 作为标准,从在1．１．８项中设定的绕线电流密度I/SA/mm2与二次绕线电流有效值IN2typrms 中,计算出二次绕线断面积Smm2.N2设计要点：・变压器的发热,是根据,根据磁芯损失的铁损和根据绕线损失的铜损来决定的.绕线电。
DC-DC升压变换器的设计与制作
昆明理工大学毕业设计（论文）
开题报告
题目： DC-DC升压变换器的设计与制作
学院：应用技术学院
专业：电子信息工程
学生姓名：
指导教师：
日期： 2011-2-25
设计（论文）的技术路线及预期目标：
1、技术路线
设计路线主要分为两个部分：
1、主回路（升高电压）
主要由功率开关管、储能电感、滤波电容、开关管和续流二极管组成。
利用无源元件电感和电容的能量储存特性，从输入电压获得能量，暂时把能量以磁场的形式存储在电感中，或者以电场的形式存储在电容之中，然后将其变换到负载，这样就完成升压功能。
2、控制电路（稳定电压）
由于主电路设计输出的电压在输入电压或负载变化时，往往是不稳定的，这时就需要设计一个控制电路来稳定输出电压。
根据主电路电压输出公式，采用脉冲频率调制（PFM）控制方式和脉宽调制（PWM）控制方式都能稳定输出电压，而本设计是采用脉宽调制（PWM）控制方式，保持脉冲的周期不变，通过改变开关管的导通时间，即脉冲的占空比，以实现输出电压的稳定。
也就是采用电压控制型调制方式来稳定输出电压。
这样控制电路主要由误差放大器、PWM比较器、振荡器、驱动电路组成。
其整体设计思路如下图：
通过这样技术路线把设计简单化、模块化，能使电路的制作和调试更加简单，成功的概率大大提高。
2、预期目标。
一种DC-DC升压转换器的设计
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄ：Ｐｏｒｔａｂｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ；Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ；ＤＣ－ＤＣ ｂｏｏｓｔ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；Ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；Ｐｕｌｓｅ－ｓｋｉｐｐｉｎｇ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
ｎ
西北工业大学业
学位论文知识产权声明书
本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属于西北工业大学。学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查 阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作 者单位为西北工业大学。
Ｔｈｅ ｏｓｃｉｌｌａｔｕｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ＤＣ－ＤＣ ｂｏｏｓｔ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ
ｕｓｉｎｇ Ｈｓｐｉｃｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｏｃａｌｌｌａｔｏｒ ｉｓ ３％ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇ（－，ｔＯ。Ｃｔｏ ８５。ｃ）’ａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｒａｎｇｅ（２．６Ｖ～５．５ｖ）． Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｐｏｒｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ ｉｓ ｗｉｔｉａｉｌｌ
容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数（ｏ．５，２或３）倍增或降低，从而得 到所需要的输出电压。这种特别的调制过程可以保证高达踯％的效率，而且只需
DCDC变换器的设计与制作
第2讲 DC/DC变换电路
一、基本概念
直流变换—将直流电能(DC)转换成另一固 定电压或电压可调的直流电能。 基本的直流变换电路：降压斩波电路、升压 斩波电路、升降压斩波电路、库克变换电路 重点：电路结构、工作原理及主要数量关系
（2）开关管T断开时， R两端电压 uo=0
基本的直流变换电路
iS
T
io
uo R
US
开关管T断开等效电路
开关管IGBT断开控制： UG=0
1.直流变换的基本原理及PWM概念
iS
T
io
uo R
US
基本的直流变换电路
开关管IGBT控制电压
R两端平均电压：
ton Uo U S Ts
控制一周期中导通时间比 例可控制输出平均电压
③混合脉冲宽度调制
u
TS
ton1 t
脉冲周期TS与宽度ton 均改变。
u
ton2 t TS2
广义的脉冲宽度 调制技术包含上 述三种控制方式
三、DC-DC变换技术的设计与应用
1.直流变换的基本原理及PWM概念
iS
T
io
uo R
US
开关管仅两种工作状态： 导通与断开
（1）开关管T导通时， R两端电压 uo=US 开关管IGBT导通条件： UG>0
基本的直流变换电路
iS
T
io
uo R
US
开关管T导通等效电路
变压器设计方案技巧
变压器设计方法今天讲下变压器的设计方法！变压器的设计方法有多种，个人感觉适合自己的才是最好的，选择一个自己最熟悉的，能够理解的才是最好的！我先介绍下一种设计方法：1.先确定输入电压。
VINmin计算一般是按照最低输入直流电压计算要是直流输入按直流的最低输入来计算；a.要是输入为交流电，一般对于单相交流整流用电容滤波，直 b. 1.4倍，也不低于1.2倍。
流电压不会超过交流输入电压有效值的时计的电源，一般按85VAC例如，全范围交流输入 85-265VAC 计算。
，一般会取整数按算，那VINmin=85*1.2=102V100VDC。
ton确定导通时间2.为最大占空比，一般在D，T为周期 T=1/f，导通时间ton=T*D会最大，保证输出稳定。
注意大的占空比D最低输入电压的时候，的导通损耗，但是根据伏秒法MOS可以降低初级的电流有效值，和则，初级占空比大了，次级的肯定会小，那么次级的峰值电流会变大，电流有效值变大，会导致输出纹波变大！所以，一般单端反激。
而且一般的电流控制模式，占空0.5拓扑的占空比选取不要超过要加斜率补偿的，对调试是个难度。
还有一重要的是你0.5比大于，忘了再VF的占空比决定你的匝比，匝比决定啥，嘿嘿，反射电压的耐压。
MOS去上边看下，再加上你漏感引起的尖峰，最终影响你的电压应力小。
反之越低，MOS占空比越小匝比越小，反射电压VF的电压应力大，所以占空比要考虑好了。
要保证再最高电压下MOS的规定电压以下，最好是降额使用，流出足够你的VDS电压在MOS，最低输入时的最大占空的余量来！例如，电源的开关频率为100K T=1/100000=10μS，那么ton=0.4*10μS=4μS。
0.4比为，那AE。
确定磁芯的有效面积 3.一般会在磁芯的资料中给出。
AE4.计算初级匝数NP。
为直流最低输入电压； NP=VINmin*ton/ΔB*AE，式中VINmin为磁感应强度变化为导通时间，AE为磁芯的有效面积，ΔBton量，这个值和磁芯材质，及温升等有关，一般考经验来选取，在之间，取得越大，余量越小，变压器在极端情况下越容易0.1-0.3 饱和！个人一般取0.2。
DC变压器的设计方法
DC变压器的设计方法
刘学鹏;赵冬梅
【期刊名称】《四川兵工学报》
【年(卷),期】2010(031)001
【摘要】提出了基于能量方法设计高频小功率DC/DC变压器的方法,并针对实际工作情况,分析了相关设计要点.基于此方法设计出的10k的开关电源工作状态稳定,性能良好.
【总页数】3页(P96-98)
【作者】刘学鹏;赵冬梅
【作者单位】中山职业技术学院机械系,广东,中山,528404;中山职业技术学院电子系,广东,中山,528404
【正文语种】中文
【中图分类】TM403
【相关文献】
1.电力电子变压器中高频变压器的设计方法
2.平均电流控制型移相全桥DC/DC变换器设计方法的研究
3.电力电子变压器中高频变压器的设计方法
4.一种DC/DC开关电源的模块化设计方法
5.变压器:TDK推出紧凑型DC/DC转换器用变压器
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刘学鹏 ,等 : DC变压器的设计方法
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从 e =N ×dφ/ d t =N ×dφ/ dI ×d I / dt =L d I / dt 得出 L =N ×dφ/ dI
10) 频率 ( f) , DC /DC比较器的发振频率. 11) 每开关一次的能量 ( E1 ) , 晶体管以频率 f进行开 关 ,每开关一次所储蓄的磁能量.
[ 3 ] Q iong L i, Lee FC and Jovanovic,MM. Design considera2 tions of transformer DC bias of forward converter w ith ac2 tive clamp reset[ C ] / /App lied Power Electronics Confer2 ence and Exposition, 1999. APEC ’99. Fourteenth Annu2 al, Volume: 1, 1999, 553 - 559.
( 18)
μ 0
为物理常数
;
d2 、a、b、μs是由磁心决定的值 .
根据式
(
9
)有
Φ m
ax
=L1
×Imax /N 1. 综合式
( 7)得出 :
N 1 = L1 ×Imax / (B ×S )
( 19)
图 3 C型磁心
由式 ( 1) 、式 ( 2)和式 ( 9)求出下列算式
L1 = N 1 ×dφ/ dIc = N 1 ×d (N 1 ×I /Rm ) / dI =
3. 1 L1 和 Imax
次级电压跟一次电压成比例上升. 晶体管 ON , L1 通过 电流 Ic , L1 上储蓄能量 1 /2 ×L1 ×I2c. 电压较低时 , Ic 变小 , 能量随之变小 ,次级电压变低. 故输出电压为定值 、负荷增
大时一次侧电压值高.
系统稳定时 ,晶体管的 ON 时间和 OFF时间相同 ,晶
3) 最大一次电流 ( Imax ) 二次侧的输出为 Wmax的最大输出功率时的 DC /DC整 流器的晶体管的最大电流. 4) 最大磁通密度 (Bmax ) 其值由磁心材料决定 ,定义为通过磁心通过磁通饱和 时的磁通密度. 最大磁通密度随温度而变化 ,但在通常使 用范围中 ,铁氧体 0. 3～0. 4T (特斯拉 ) 、硅钢板 1. 2T、钕磁 铁 (NeFeB ) 0. 8T. 5) 变压器饱和电流 ( Isat ) 是指通过变压器磁通达到最大磁通密度时变压器的
E型的磁心 ,等效图为图 3的 C型的磁心和磁路.
图 2 E型磁心
设磁心的横截面积为 S, S = a ×b
Rm = Rm1 + Rm 2 = d1 / (μ0 ×S ) + d2 / (μ0 ×μs ×S ) ( 17)
其中 : Rm1 = d1 / (μ0 ×S ) ; Rm2 = d2 / (μ0 ×μs ×S )
[ 4 ] 电子变压器专业委员会编. 电子变压器手册 [ K ]. 沈 阳 :辽宁科学技术出版社 , 1998.
[ 5 ] Xue fei Xie, Poon, FNK and Pong BMH. Voltage driven synchronous rectification in forward topology[ C ] / / Power Electronics and Motion Control Conference, 2000. Pro2 ceedings. P IEMC2000, The Third International, Volume: 1, 2000, 100 - 105.
基于此方法设计出的 10k的开关电源工作状态稳定 ,性能良好.
关键词 : DC /DC变压器 ;能量设计法
中图分类号 : TM403
文献标识码 : A
文章编号 : 1006 - 0707 (2010) 01 - 0096 - 03
DC变压器电源非常广泛地应用在通讯 、计算机 、汽车 和消费电子产品等领域. 开关电源主要有 2种模式 ,作为开 关电源核心元件的变压器主要起磁能转换 、电压变换和绝 缘隔离的作用. DC变压器性能的好坏不仅影响变压器本 身的发热和效率 ,而且还会影响到高频开关电源的技术性 能和可靠性. DC变压器的设计主要包括 2 部分 :绕组设计 及磁芯设计. 本文中主要论述通过能量方法设计高频小功 率 DC /DC变压器.
输出 Wmax为式 ( 13) . W max = 1 /2 ×L1 ×Imax 2 ×f
因此
( 13)
所以
W max = 1 / 4 ×V reg ×Imax = 1 /4 ×V reg ×(V reg / ( 2 ×L1 ×f) ) =
1 /8 ×V2reg / (L1 ×f)
( 14)
L1
=
V
W leak = 1 /2 ×L leak ×Im2 ax ×f 在实际电路中必须加入缓冲电路 ,释放该能量.
( 23)
漏感与变压器的绕线方法有关 , 同时空气隙 ( d1 )也影 响漏感值 ,工作频率发生变化 ,对 L1 影响较小 ,对漏感影响 较大 :频率变高 ,漏感减少 , 因此测量漏感应以实际工作频
率为准. 测定漏感值的方法为 :将二次线圈短路 , 测定一次
线圈电感.
5 结束语
[ 1 ] B ridgeCD , Clamp voltage analysis for RCD forward con2 verters[ C ] / /App lied Power Electronics Conference and Exposition, 2000. APEC2000. Fifteenth Annual IEEE, Volume: 2, 2000, 959 - 965.
图 1 次级电压特性 该电压也会根据不同负荷而发生变化 ,负荷较大时 , 次级电压下降 ,二次侧成为稳定电压时的稳压开始电压
变高. 2) 最大输出功率 (Wmax ) 二次侧输出的最大功率. 对于 DC变压器 ,整流二极管
的顺向电压下降 (Vf )也是输出电压的一部分 ,所以这个功 率是包含 Vf 的电压和输出电流的乘积.
提出了 DC变压器的设计方法 ,并针对实际工作情况 ,
我国兵器行业学科发展沿革
创建于建国初期的我国兵器行业学科发展主要沿袭前苏联的学科体系 ,在技术上走的是 以仿制为主的发展道路 ,与当时的世界先进水平存在巨大差距 ;改革开放以前 ,通过坚持独立 自主 、自力更生的发展方针 ,兵器科学技术得到一定的发展 ,初具规模 ;“八五 ”、“九五 ”期间 , 随着先进材料技术 、制造工艺和测试等基础技术的飞速发展 ,在装甲兵器 、身管兵器 、制导兵 器 、弹药 、水中兵器 、火控指控 、火炸药 、引信和火工品等方面取得了长足的发展 ;“十五 ”以来 , 通过系统集成和技术创新 ,武器装备在向信息化和高技术目标迈进方面取得突破性进展 ,在某 些领域已达到或接近世界先进水平 。
N
2 1
/ Rm
×dI/ dI
=
N
2 1
/ Rm
( 20)
所以
Rm
=
N
2 1
/L1
( 21)
展开式 ( 17) ,求出 d1 :
98
四川兵工学报
d1
=
μ 0Βιβλιοθήκη ×S ×Rm-d2 /μs
需要提前确定值 :Wmax , f, V reg , ki, B , S, d2 ,μs.
( 22) 分析了相关设计要点. 在变频空调室外机的控制板上设计 频率 10 k的开关电源 ,实际应用效果良好.
定 ).
μ 0
= 4π ×10- 7
(6)
B =φ/S
(7)
W max = V reg ×Imax L1 = N 1 ×dφ/ d I
W max = E ×f V = L1 ×d Ic / dt Ic 为通过一次线圈 N 1 的电流.
(8) (9) ( 10) ( 11)
3 参数计算 [3 - 5 ]
2 reg
/
(8
×W m ax
×f)
根据式 ( 14)得出
( 15)
Imax = 4 ×W max /V reg
( 16)
V reg , Wmax , F 是 由 电 源 的 设 计 决 定 , 从 上 面 得 到
L1 , Imax. 3. 2 磁路和一次线圈 N 1
变频 DC电源变压器全部是输出型 ,结构为图 2 所示
体管 ON 时间设为 Ton ,则有下面的关系式 : Ton = 1 / (2 ×f) 由式 ( 11)得到 :
V reg = L1 ×d Ic / d t = L1 ×Imax / Ton =
2 ×L1 ×Imax ×f
( 12)
每开关一次的能量乘于频率的话 , 变为一次侧储蓄的
功率 ,因为那个功率会转移到二次侧 , 所以二次侧的最大
[ 2 ] Jovanovic M. M , Zhang, M T and Lee, FC. Evaluationof, synchronous2rectification ef ficiency imp rovement lim its in forward converters [ J ]. Industrial Electronics, IEEE Transactionson, Volume: 42 Issue: 4, Aug. 1995, 387 - 395.
一次线圈的电流值 . 6) 最大电流和磁通饱和电流的比例 ( ki )是指上面 4)
和 5)中所述的变压器电流饱和和最大负荷时的一次线圈 电流值系数. 该值如果比较大 ,即使在异常负荷时一次电 流也很难饱和 ,晶体管的电流不会急增 ,晶体管不容易坏 掉 ,然而随之而来的是磁心横截面变大 ,晶体管变大 ,成本 会增高. 电源 IC有过电流保护的功能时 ,这个系数可以接 近 1;如果没有时 ,必须由额定电压 、最大直流电压 、稳压开 始电压和直流电源的电容容量来决定. 经过工程和实际设 计经验 ,一般该值设为 2.