反激变压器计算实例(20171123164820)

Vx=Vpksin θ x ， 根 据 已 知 条 件 ， Vx=103V ， Vpk=127V ， 可 以 得 到 θ x=54 度 ， 所 以 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
变压器的设计分别按照 DCM、CCM、QR两种方式进行计算， 其实 QR 也是 DCM 的一种，
2
n (Vo Vf )
Fs H
1
Vdc L
Fs L
n (Vo Vf )
1
V d cH
，
将 Vo=27.6V、 Vf=1V、 VdcL=115V、 n=3.32、 VdcH=360V 代入，可以得到 FsH=2.25FsL如, 果将 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=112.5 k 。
组能正常供电，所以，辅助绕组选择 3 匝。
初级电感量
Po=0.5L*I*I*F/ η
I=Vinmin*Dmax/(L*F)
， 将各个参数代入，得到 L 值
L=78uH
Ipk L
初级电流峰值：
Vdc D max LF
115 0.48 78 10 6 80 103
8.9 A
L
I RMS
初级电流有效值：
Ipk L
I PK 0.7
2 P0.7 Vdc Dmax
2 116
4.94 A ，
115 * 0.48 * 0.85
从这个时刻，如果继续增加负载电流，变压器进入 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
CCM 状态，占空比不变，所以，峰
I in
pin
195 1.7 A
Vdc 115
V i nmax V o r V p k
V
6 5 V3
0.85
库存 MOS 管中，满足电压电流条件的型号为 FQA13N80，所以选择该型号 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 容量选择，则
107+27.6=135V，考虑尖峰电压 50V，二极管耐压按照
根据电流有效值， 可以选择变压器线径， 根据匝数绕电感后， 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， 是根据 batteryli 提到， 对于 DCM，变压器的△ B 值可以适当选的大
一些，从而降低匝数减小漏感，可以减小尖峰。因此按照△
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，根据伏秒平衡，可以得到以下公式，
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 电，电容电压降低（ Vpk-Vmin）V。
T3 时间内电容对恒定功率负载进行放
其中：
Idc*T3=C* △V △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，对于 50Hz 的交流来 说， t1=5mS，然后就是计算 t2, 其实 t2 也很好计算，我们知道交流输入电压的公式为
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=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，输出电压变化范围按照
20-27.6V 设计，要求在 20V 输出下辅助绕
由于负载为两串铅酸蓄电池，最低充电电压按照
20V 计算，辅助绕组选择 4 匝。
MOS 管的选择 初级峰值电流 6.34A,按照 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 管耐压按照 0.85 的
余量选择，则 MOS 管耐压应不低于
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
空比最大，电路工作在 BCM 状态，根据伏秒平衡，可以得到以下公式，
Vdc 下， 占
Vdc*Dmax=Vor*(1-Dmax) ，
从而计算反射电压为 Vor=95V
匝比
n=Vor/(Vo+Vf)=3.32
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，如果我们想在滤波电容上得 到的电压 Vdc 为 115V，则从上图可以得到 :
设峰值电流为 IPK 则 (IPK+IPK-4.94) × D/2= I in
IPK=6A 根据△ 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
根据伏秒平衡，可以得到以下公式，
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，
Baidu Nhomakorabea
则原边匝数调整为
Np=3.32*7=23 匝
计算辅助绕组匝数，输出电压变化范围按照
20-27.6V 设计，要求在 20V 输出下辅助绕
组能正常供电，所以，辅助绕组选择 4 匝。
初级电感量
Po=0.5L*I*I*F/ η
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，输出电压变化范围按照
20-27.6V 设计，要求在 20V 输出下辅助绕
I=Vinmin*Dmax/(L*F)
， 将各个参数代入，得到 L 值
L=78uH
Ipk L
初级电流峰值：
Vdc D max LF
115 0.48 78 10 6 80 103
8.9 A
IL RMS
初级电流有效值：
Ipk L
D max 3.6A 3
次级电流有效值： Irms Ipk L n 1 D max 12.3A 3
IL RM S
I p Lk
次级电流有效值
D max 2.54A
3
Irms Ipk L n 1 D max 8.81A 3
则初级绕组匝数
Lp Ipk L 156 10 6 6.34
Np
Ae Bm 190 10 6 0.20 26 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
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。
对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根据公司
常用型号结合， 一般可以直接选择磁芯， 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
组能正常供电，所以，辅助绕组选择 4 匝。
根据△ I=Vdc*Dmax/Lp*F ，可以得到变压器原边电感值
L p Vdc Dmax IF
115 * 0.48 4.94 * 80 * 103 140uH
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
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
P 0.5L I 2
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，所以
po 0.5L I 2
F
原边峰值电流可以通过下式得到
Vdc D max I
LF
将 Po=166W、η =0.85、 Vdc=115V、 Dmax=0.48、 F=50K 带入上式可以得到变压器原边电
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
Ipk L
V min D max LF
103 0.48 156 10 6 50 103
6.34 A
初级电流波形为三角波，所以有效值为
D max 3.6A
3
次级电流有效值： Irms Ipk L n 1 D max 12.3A 3
根据电流有效值， 可以选择变压器线径， 根据匝数绕电感后， 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，如果负载继续增加则进入 CCM，如果负载减小，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
从上面得计算结果可以看到，无论是 级匝数是不变的。
DCM 还是 CCM，其实对于同一个变压器来说，初
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
在临界模式，则根据伏秒平衡
Vdc*Dmax=Vor*(1-Dmax) ，
Vor= Vdc*Dmax/(1-Dmax)
=103*0.48 / （ 1-0.48）
匝比
=95V n=Vor/(Vo+Vf)=95 /(27.6+1)=3.32
采用 0B2203，如果全范围内都工作在 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：
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。
0.85 的