反激辅助电源单板硬件设计计算书

辅助电源单板硬件详细设计

项目名称：NXm150KVAUPS项目编号：7704929_____ 审核(项目经理)：__________日期：__________ 批准(开发经理)：__________日期：__________

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单板设计项目总目录

(没有涉及的部分就不出现)

摘要：（简述本单板对应的整机及在整机中的作用）

辅助电源为一反激式DC/DC变换器，为整机提供工作电源。关键词：

辅助电源、反激变换

UHRF3S67M3单板原理图

项目名称：NXm150KVAUPS项目编号：7704929_____ 拟制：------------------------日期：-------------------- 审核：------------------------日期：--------------------

辅助电源共有2级变换，均为反激变换器，前级取电自机器母线电压，输出24V供给驱动板、风扇调速电路、监控板。后级变换器的输入为前级变换器输出的+24V，输出＋15V、-15V供给检测板、DSP板，由于采用了＋24VBUS母线，当单块辅助电源板的前级没有输入时，后级变换器能够从+24 BUS上取电，从而产生＋15V、—15V供给本机的检测板及DSP板工作。

3.电路原理图

辅助电源单板设计计算书

项目名称：NXm150KVAUPS 项目编号：7704929_____ 拟制：------------------------日期：-------------------- 审核：------------------------日期：--------------------

关键词：反激变换器

摘 要： 一、设计遵从的规范、标准或依据

□ Rank Mount 规格书

□ Rank Mount 总体设计方案 □ S0A03<器件选用规范>

二、单板技术条件

( 即本功能电路的设计指标，输入条件，输出条件，实现的主要目的) 电路设计指标： 工作频率：120K Hz

电路拓扑结构采用两级反激式变换器，以较低的成本实现多路输出，工作方式随负载条件变化。

输出电压等级：+24V/+15V/-15V （1）输入电压范围：

直流：120VDC ~500VDC （2）功率需求： 额定功率：

三、电路原理介绍

前级变换借用了一次电源的设计方案，将正负母线两个输入绕组耦合在一个变压器上，通过变压器的耦合效果实现正负母线电压平衡的效果。具体分析如下。

-BUS D1

N1、N2两个绕组匝数相等，同名端如图所示。因此两绕组两端感应电压始终大小相等、方向相同。当输入正母线电压V+>V-时，N2绕组感应出的电压使得N2绕组向负母

线进行充电，提升负母线电压水平，从而达到使正负母线电压达到平衡，当V ＋

四、计算说明书

设定最低工作电压为90V ，但是此电压水平下系统仅需提供25W+5W+25W ＝55W 的功率，供给监控板、检测板及控制板。考虑裕量，以90V 时输出功率60W 计算。但是后级变换器输出功率保持不变。

1. 后变换器的变压器计算及功率器件选择 （1）磁芯的选择：

后级变换器工作频率f ＝120k,设变压器绕组电流密度2/500cm A J =，窗口利用系数 3.0=o k （考虑到采用EER 磁性具有较大的窗口面积），则所选变压器窗口面积与有效截面积乘积

4443

3310331.01

.010*******.075.010000

304.1100004.1mm cm cm B Jf k P A A o o e w ==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆⨯=

η 对照磁芯规格书，选择EE25磁芯，其28.44mm A e =，24.79mm A w =，

412.35574.798.44mm A A w e =⨯=

设定最大占空比D ＝0.4，初级绕组匝数 1210120108.4415.04.0243

6=⨯⨯⨯⨯⨯=∆=-e on in P BA t U N （匝）

取Np=12匝

副边匝数()=⨯-⨯⨯=-=4

.024)

4.01(12161D V D N Vo N in P S 12（匝）

考虑到后级变换器输入电压的波动和最大占空比的限制，适当增加后级绕组匝数，取Ns ＝14匝。

（2）电感L 的确定

由于设定B ∆＝0.15，由Ip 、I ∆与Bm 、B ∆的对应关系，设定Ip ＝2I ∆ 输入平均电流Iav ＝Pin/Uin=1.67A,Pin=40W.

I ∆ =D

Iav

•

32=2.78A L=3

1012078.24

.024⨯⨯⨯=•∆•=∆•f I D Uin I Ton Uin =28.7(uH) 为防止变压器饱和，适当减小L ，取L ＝25uH 。 （3）线径的计算

考虑到辅助电源处于弱风冷状态，绕组电流密度取为J ＝4.5A/mm 2， 开关频率f ＝120KHz ，100o C 时，导线穿透深度为

mm cm cm f h 22.0120000

6.76.7===∆

a ．原边输入电流有效值)(64.24

.067

.11A D Iav I rms === 原边绕组截面积S1＝)(59.05

.464

.221mm J I rms ==

考虑到集肤深度，选用0.4mm 的漆包线5股并绕

b ．+15V 输出绕组电流平均值I 2av ＝A 33.115

20

=，有效值为 I 2rms ＝)(72.14

.0133

.112A D I av =-=

- 需要导线的截面积为S2＝)(382.05

.472

.122mm J I rms ==

选用0.4mm 的漆包线4股并绕。

C ．同以上计算，对-15V 绕组采用0.4mm 的漆包线2股并绕。 （2）主功率器件的选择及损耗计算