反激变压器设计步骤及变压器匝数计算

合集下载

反激式开关电源变压器设计步骤(重要)

反激式开关电源变压器设计步骤(重要)

反激式开关电源变压器设计反激式变压器是反激式开关电源的核心,它决定了反激式变换器一系列的重要参数,如占空比D ,最大峰值电流,设计反激式变压器,就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。

这样可以让其发热量尽量小,对器件的磨损也尽量小。

同样的芯片,同样的磁芯,若是变压器设计不合理,则整个开关电源性能会有很大的下降,如损耗会加大,最大输出功率会下降.设计变压器,就是要先选定一个工作点,在这个点就是最低的交流输入电压,对应于最大的输出功率。

第一步,选定原边感应电压V OR 。

这个值是有自己来设定的,这个值就决定了电源的占空比.可能朋友们不理解什么是原边感应电压。

我们分析一个工作原理图。

当开关管开通的时候,原边相当于一个电感,电感两端加上电压,其电流值不会突变,而线性上升:I 升=Vs*Ton/L 。

这三项分别是原边输入电压,开关开通时间和原边电感量。

在开关管关断的时候,原边电感放电,电感电流会下降,此时有下降了的电流:I 降=V OR *T OFF /L 。

这三项分别是原边感应电压(即放电电压)、开关管管段时间和电感量。

经过一个周期后,原边电感电流会回到原来的值,不可能会变,所以有:Vs *T ON /L=V OR *T OFF /L 。

即上升了的等于下降了的。

上式中用D 来代替T ON ,用(1-D )来代替T OFF .移项可得:D=V OR /(V OR +Vs)。

这就是最大占空比了.比如说我设计的这个变压器,我选定电感电压V OR =20V ,则Vs 为24V ,D=20/(20+24)=0。

455。

第二步,确定原边电流波形的参数原边电流波形有三个参数,平均电流,有效值电流,峰值电流,首先要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下。

这是一个梯形波横向表示时间,总想表示电流大小,这个波形有三个值,一个是平均值I 平均,二是有效值I ,三是峰值Ip 。

首先要确定平均值I 平均:I 平均=Po/(η*Vs )。

反激变压器设计实例

反激变压器设计实例

I2 SRMS
− IO2
= 1.3( A)
副边交流电损耗: Pac2 = I ac22 * Rac2 = 0.073(W )
副边绕组线圈总损耗: P2 = Pdc2 + Pac2 = 0.113(W )
总的线圈损耗: Pw = P1 + P2 = 0.153(W ) 2)磁芯损耗:
峰值磁通密度摆幅: ∆B = BMAX K RP = 0.1(T ) 2
原边交流电流分量有效值: Iac1 =
I2 RMS
− I AVG 2
= 0.107( A)
原边交流电损耗: Pac1 = I ac12 * Rac1 = 0.0229(W )
原边绕组线圈总损耗: P1 = Pdc1 + Pac1 = 0.04(W )
副边直流电阻: Rdc2 = ρ * l = 0.04(Ω) A
7
5
原边导线厚度与集肤深度的比值: Q = 0.83d d / s = 0.5678 ∆
d为原边漆包线直径0.23mm,s为导线中心距0.27mm, ∆ 为集肤深度0.31mm。 原边交流电阻与直流电阻比:由于原边采用包绕法,故原边绕组层数可按两层考虑,根据上
式所求的Q值,查得 Fr = Rac1/ Rdc1 ≈ 1 。 原边交流电阻: Rac1 = Rdc1× Fr = 1.993(Ω)
选择磁芯材料为铁氧体,PC40。
4、选择磁芯的形状和尺寸:
在这里用面积乘积公式粗选变压器的磁芯形状和尺寸。具体公式如下:
反激变压器工作在第一象限,最高磁密应留有余度,故选取BMAX=0.3T,反激变压器的系数 K1=0.0085(K1是反激变压器在自然冷却的情况下,电流密度取420A/cm2时的经验值。)

反激变压器的详细公式的计算

反激变压器的详细公式的计算

单端反激开关电源变压器设计单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感,它要承担着储能、变压、传递能量等工作.下面对工作于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器设计进行了总结。

1、已知的参数这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定,包括:输入电压V in、输出电压V out、每路输出的功率P out、效率η、开关频率f s(或周期T)、线路主开关管的耐压V mos。

2、计算在反激变换器中,副边反射电压即反激电压V f与输入电压之和不能高过主开关管的耐压,同时还要留有一定的裕量(此处假设为150V)。

反激电压由下式确定:V f=V Mos—V inDCMax-150V反激电压和输出电压的关系由原、副边的匝比确定。

所以确定了反激电压之后,就可以确定原、副边的匝比了。

N p/N s=V f/V out另外,反激电源的最大占空比出现在最低输入电压、最大输出功率的状态,根据在稳态下,变压器的磁平衡,可以有下式:V inDCMin•D Max=V f•(1—D Max)设在最大占空比时,当开关管开通时,原边电流为I p1,当开关管关断时,原边电流上升到I p2。

若I p1为0,则说明变换器工作于断续模式,否则工作于连续模式。

由能量守恒,我们有下式: 1/2•(I p1+I p2)•D Max•V inDCMin=P out/η一般连续模式设计,我们令I p2=3I p1这样就可以求出变换器的原边电流,由此可以得到原边电感量:L p= D Max•V inDCMin/f s•ΔI p对于连续模式,ΔI p=I p2-I p1=2I p1;对于断续模式,ΔI p=I p2 。

可由A w A e法求出所要铁芯:A w A e=(L p•I p22•104/B w•K0•K j)1。

14在上式中,A w为磁芯窗口面积,单位为cm2A e为磁芯截面积,单位为cm2L p为原边电感量,单位为HI p2为原边峰值电流,单位为AB w为磁芯工作磁感应强度,单位为TK0为窗口有效使用系数,根据安规的要求和输出路数决定,一般为0。

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算1. 确定电源规格..输入电压范围Vin=85—265Vac;.输出电压/负载电流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A;.变压器的效率?=0.902. 工作频率和最大占空比确定.取:工作频率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0.45.T=1/fosc=10us.T on(max)=0.45*10=4.5usToff=10-4.5=5.5us.3. 计算变压器初与次级匝数比n(Np/Ns=n).最低输入电压Vin(min)=85*√2-20=100Vdc(取低频纹波为20V).根据伏特-秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n.n= [Vin(min)* Dmax]/ [(Vout+Vf)*(1-Dmax)]n=[100*0.45]/[(5+1.0)*0.55]=13.644. 变压器初级峰值电流的计算.设+5V输出电流的过流点为120%;+5v和+12v整流二极管的正向压降均为1.0V.+5V输出功率Pout1=(V01+Vf)*I01*120%=6*10*1.2=72W+12V输出功率Pout2=(V02+Vf)*I02=13*1=13W变压器次级输出总功率Pout=Pout1+Pout2=85W1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout/Ip1=2*Pout/[?(1+k)*Vin(min)*Dmax]=2*85/[0.90*(1+0.4)*100*0.45]=3.00AIp2=0.4*Ip1=1.20A5. 变压器初级电感量的计算.由式子Vdc=Lp*dip/dt,得:Lp= Vin(min)*T on(max)/[Ip1-Ip2]=100*4.5/[3.00-1.20]=250uH6.变压器铁芯的选择.根据式子Aw*Ae=Pt*106/[2*ko*kc*fosc*Bm*j*?],其中:Pt(变压器的标称输出功率)= Pout=85WKo(窗口的铜填充系数)=0.4Kc(磁芯填充系数)=1(对于铁氧体),变压器磁通密度Bm=1500 Gsj(电流密度): j=5A/mm2;Aw*Ae=85*106/[2*0.4*1*100*103*1500Gs*5*0.90]=0.157cm4考虑到绕线空间,选择窗口面积大的磁芯,查表:EER2834S铁氧体磁芯的有效截面积Ae=0.854cm2它的窗口面积Aw=148mm2=1.48cm2EER2834S的功率容量乘积为Ap =Ae*Aw=1.48*0.854=1.264cm4 >0.157cm4故选择EER2834S铁氧体磁芯.7.变压器初级匝数及气隙长度的计算.1).由Np=Lp*(Ip1-Ip2)/[Ae*Bm],得:Np=250*(3.00-1.20)/[85.4*0.15] =35.12 取Np=36由Lp=uo*ur*Np2*Ae/lg,得:气隙长度lg=uo*ur*Ae*Np2/Lp=4*3.14*10-7*1*85.4mm2*362/(250.0*10-3mH)=0.556mm 取lg=0.6mm2). 当+5V限流输出,Ip为最大时(Ip=Ip1=3.00A),检查Bmax. Bmax=Lp*Ip/[Ae*Np]=250*10-6*3.00/[85.4 mm2*36]=0.2440T=2440Gs <3000Gs因此变压器磁芯选择通过.8. 变压器次级匝数的计算.Ns1(5v)=Np/n=36/13.64=2.64 取Ns1=3Ns2(12v)=(12+1)* Ns1/(5+1)=6.50 取Ns2=7故初次级实际匝比:n=36/3=129.重新核算占空比Dmax和Dmin.1).当输入电压为最低时: Vin(min)=100Vdc.由Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n,得:Dmax=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(min)]=6*12/[6*12+100]=0.4182).当输入电压为最高时: Vin(max)=265*1.414=374.7Vdc.Dmin=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(max)]=6*12.00/[6*12.00+374.7]=0.1610. 重新核算变压器初级电流的峰值Ip和有效值Ip(rms).1).在输入电压为最低Vin(min)和占空比为Dmax条件下,计算Ip 值和K值.设Ip2=k*Ip1.实际输出功率Pout'=6*10+13*1=73W1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout'/? (1)K=1-[Vin(min)* Ton(max)]/(Ip1*Lp) (2)由(1)(2)得:Ip1=1/2*{2*Pout'*T/[?* Vin(min)*Ton(max)]+Vin(min)* Ton(max)/Lp}=0.5*{2*73*10/[0.90*100*4.18]+100*4.18/250.0}=2.78AK=1-100*4.18/[2.78*250]=0.40Ip2=k*Ip1=2.78*0.40=1.11A2).初级电流有效值Ip(rms)=[Ton/(3T)*(Ip12+Ip22+Ip1*Ip2)]1/2=[0.418/3*(2.782+1.112+2.78*1.11)] 1/2=1.30A11. 次级线圈的峰值电流和有效值电流计算:当开关管截止时, 变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为?B并没有相对的改变.因此开关管截止时,初级峰值电流与匝数的乘积等于次级各绕组匝数与峰值电流乘积之和(Np*Ip=Ns1*Is1p+Ns2*Is2p).由于多路输出的次级电流波形是随各组负载电流的不同而不同, 因而次级电流的有效值也不同.然而次级负载电流小的回路电流波形,在连续时接近梯形波,在不连续时接近三角波,因此为了计算方便,可以先计算负载电流小的回路电流有效值.1).首先假设+12V输出回路次级线圈的电流波形为连续,电流波形:1/2*[Is2p +Is2b]*toff/T=I02 (3)Ls1*[Is2p –Is2b]/toff=V02+Vf (4)Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (5)由(3)(4)(5)式得:Is2p=1/2*{2*I02/[1-D]+[V02+Vf]*[1-D]*T*Np2/[Ns22*Lp]}=0.5*{2*1/[1-0.418]+[12+1]*[1-0.418]*10*362/[72*250]}=5.72AIs2b =I01/[1-D]-1/2*[V01+Vf]*[1-D]*Np2/[Ns22*Lp]=1/0.582-0.5*13*0.582*10*362/[72*250]=-2.28A <0因此假设不成立.则+12V输出回路次级线圈的电流波形为不连续, 电流波形.令+12V整流管导通时间为t’.将Is2b=0代入(3)(4)(5)式得:1/2*Is2p*t’/T=I02 (6)Ls1*Is2p/t’=V02+Vf (7)Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (8)由(6)(7)(8)式得:Is2p={(V02+Vf)*2*I02*T*Np2/[Lp*Ns22]}1/2={2*1*[12+1]*10*362/[72*250]} 1/2=5.24At’=2*I02*T/ Is2p=2*1*10/5.24=3.817us2).+12V输出回路次级线圈的有效值电流:Is2(rms)= [t’/(3T)]1/2*Is2p=[3.817/3*10] 1/2*5.24=1.87A3).+5v输出回路次级线圈的有效值电流计算:Is1rms= Is2(rms)*I01/I02=1.87*10/1=18.7A12.变压器初级线圈和次级线圈的线径计算.1).导线横截面积:前面已提到,取电流密度j=5A/mm2变压器初级线圈:导线截面积= Ip(rms)/j=1.3A/5A/mm2=0.26mm2变压器次级线圈:(+5V)导线截面积= Is1(rms)/j=18.7A/5A/mm2=3.74 mm2(+12V)导线截面积= Is2(rms)/j=1.87A/5A/mm2=0.374mm22).线径及根数的选取.考虑导线的趋肤效应,因此导线的线径建议不超过穿透厚度的2倍.穿透厚度=66.1*k/(f)1/2 k为材质常数,Cu在20℃时k=1.=66.1/(100*103)1/2=0.20因此导线的线径不要超过0.40mm.由于EER2834S骨架宽度为22mm,除去6.0mm的挡墙宽度,仅剩下16.0mm的线包宽度.因此所选线径必须满足每层线圈刚好绕满.3).变压器初级线圈线径:线圈根数=0.26*4/[0.4*0.4*3.14]=0.26/0.1256=2取Φ0.40*2根并绕18圈,分两层串联绕线.4).变压器次级线圈线径:+5V: 线圈根数=3.74/0.1256=30取Φ0.40*10根并绕3圈, 分三层并联绕线.+12V: 线圈根数=0.374/0.1256=3取Φ0.40*1根并绕7圈, 分三层并联绕线.5).变压器绕线结构及工艺.。

反激变压器设计(标准格式)

反激变压器设计(标准格式)
副边峰值电流:
副边有效值电流:
根据所选线径计算副边电流容量:
自供电绕组线径:由于自供电绕组的电流非常小只有5mA,因此对线径要求并不是很严格,在这里主要考虑为便于与次级更好的耦合及机械强度,因此也采用裸线径为0.35mm的漆包线进行绕置,使其刚好一层绕下,减小与次级之间的漏感,保证短路时使自供电电压降低。
7、计算变压器损耗和温升
变压器的损耗主要由线圈损耗及磁芯损耗两部分组成,下面分别计算:
1)线圈损耗:
原边直流电阻:
为100℃铜的电阻率为2.3×10-6( ·cm); 为原边绕组的线圈长度,实测为360cm;A为原边0.23mm漆包线的截面积。
原边直流损耗:
原边导线厚度与集肤深度的比值:
d为原边漆包线直径0.23mm,s为导线中心距0.27mm, 为集肤深度0.31mm。
根据所选线径计算原边绕组的电流密度:
计算副边绕组导线允许的最大直径(漆包线):
根据上述计算数据可采用裸线径DIASS=0.72mm的漆包线绕置,但由于在温度100℃、工作频率为60KHz时铜线的集肤深度: ,而0.72mm大于了2倍的集肤深度,使铜线的利用率降低,故采用两根0.35mm的漆包线并绕。
《参考文献》
1、《现代高频开关电源实用技术》 刘胜利 编著 电子工业出版社 2001年
2、《开关电源中磁性元器件》 赵修科 主编南京航空航天大学自动学院2004年
3、《TDK磁材手册》 日本TDK公司 2005年
5、计算变压器匝数、有效气隙电感系数及气隙长度。
6、选择绕组线圈线径。
7、计算变压器损耗和温升。
下面就按上述步骤进行变压器的设计。
二、设计过程:
1、电源参数:(有些参数为指标给定,有些参数从资料查得)

反激式开关电源变压器设计说明

反激式开关电源变压器设计说明

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NS1〔NS1为DC+5V绕组
Npri<V01+VD><1-Dmax> 62*<5+0.7>*<1-0.5>
Ns1=
=
= 2.78匝
Vin<min>Dmax
技术部培训教材
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…
技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
变压器绕制结构如下:
0.06/3层 0.06/3层 0.06/3层 0.06/3层
偏置绕组 ½一次绕组 二次绕组 ½一次绕组
3mm
3mm 技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
2.11 计算变压器损耗
1铜损:Pcun = NnV* MLT*Rn>In2 MLT = 2E+2C=2*25.27+2*9.35=69.24mm
5+0.7
取13匝
技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
2.9 检查相应输出端电压误差 Vsn
δVsn%=<< = *Ns’n-Vsn>/Vsn>*100% Nsn

反激式开关电源变压器设计步骤及公式

反激式开关电源变压器设计步骤及公式

反激式开关电源变压器设计步骤及公式(4种计算方法比较)1.确定已知参数: (主要PWM方式)确定已知参数:(主要RCC方式)来自现代高频开关电源实用技术1,确定系统规格输出功率:输入功率: P୧=୔౥஗输入平均电流: Iୟ୴୥ൌ୔౟୚౟౤ሺౣ౟౤ሻ同左边占空比D୫ୟ୶=୲౥౤୘=0.5 f୫୧୬:25KHz输入直流电压Vୈେ=√2Vୟୡ在了解输出功率后确定所需磁芯A p=A e*A w(cm4)Ae:磁芯中心柱横截面积(cm2);A w:磁芯窗口面积(cm2)最小AC输入电压:V ACMIN,单位:V最大AC输入电压:V ACMAX,单位:V输入电压频率:f L,50Hz or 60Hz输出电压:V O,最大负载电流:I O输出功率:P O,单位:WIo:Po=Vo*Ioη:0.85P୧ൌP୭η2.峰值电流1T=10000G s输入峰值电流:I୔୏ൌ୏כ୔౥୚౟౤ሺౣ౟౤ሻ对于BUCK(降压),推挽,全桥电路K=1.4对于半桥和正激K=2.8对于Boost,BUCK-Boost和反激K=5.5 I୮ൌ2כP୭כTηכV୧୬ሺ୫୧୬ሻכt୭୬A e*A w>୔౥כଵ଴లଶכ஗כ୤౩כ୆ౣכஔכ୏ౣכ୏ౙ(cmସ) ;Ae是磁芯截面积(cm2),Aw是磁芯窗口面积(cm2);f的单位为Hz,Bm的单位为Gs,取(1500)不大于3000Gs,δ导线电流密度取:2~3A/mmଶ ,K୫窗口填充系数取0.2~0.4,Kc磁芯填充系数,对于铁氧体该值取1I୅୚ୋൌP୧V୧୬୫୧୬I୔୏ൌIୟ୴୥D୫ୟ୶כ2T୭୬ൌଵ୤D୫ୟ୶(uint:µs)1S=106µsL୔ൌ୚౟౤ౣ౟౤כ୘౥౤୍ౌే(µH)3.计算初级电感因所以t୭୬ൌDכTൌଵଶכ୤若f取25KHz,则t୭୬为20μS选磁芯也可用公式Fosc<50KHz S=1.15*√Po(cmଶሻFosc<60KHz S=0.09*√Po(cmଶሻFosc>=60KHz S=0.075*√Po(cmଶሻNPൌ୐ౌכ୍ౌే୼୆כ୅౛כ10଺L P:mH; ΔB:260mT;A e:mm2NsൌሺV୭൅Vୈሻכሺ1െD୫ୟ୶ሻכN୔V୧୬୫୧୬כD୫ୟ୶NaൌሺVୟ൅Vୟୈሻכሺ1െD୫ୟ୶ሻכN୔V୧୬୫୧୬כD୫ୟ୶L ୔=୚౟౤ሺౣ౟౤ሻכୈ୍ౌేכ୤౥౩ౙ其中L 单位:H f:Hz 电压:V, 电流:A匝比:n=୚౥୚౟౤ሺౣ౟౤ሻ=୒౩୒౦4. 计算初级匝数初级电感:L ୮ൌ୚౟౤ሺౣ౟౤ሻכ୲౥౤୍౦检验磁芯正规名牌磁性材料的Bm 不得大于3000Gs ,国产杂牌不大于2500Gs 更保险A ୐值是在磁芯上绕1000匝测得(美国)则N ୔ൌ1000ට୐ౌ୅ై此式中L ୔单位为mH变压器次级圈数:Ns>୬כ୍౦כ୐౦ୗכ୆ౣ*10଻其中S 为磁芯截面积,B୫值为3000Gs若A ୐值是用100匝测得且单位是nH/N ଶ,则N ୔ൌ100ට୐ౌ୅ై此式中L ୔单位为mH,A ୐单位为mH/N ଶ,在计算时要将A ୐的值由nH 转换为mH 后再代入式中计算;例如:某A ୐值为1300 nH/N ଶ, L ୔值为2.3mH,则A ୐=1300nH/N ଶ=1.3 mH/N ଶ代入中计算得N ୔为133T 初级匝数为:Np=୒౩୬B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)Lp = 一次侧电感值(uH) Ip = 一次侧峰值电流(A) Np = 一次侧(主线圈)圈数 Ae = 铁心截面积(cm2 )B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定,以TDK Ferrite Core PC40为例,100℃时的B(max)为3900 Gauss ,设计时应考虑零件误差,所以一般取3000~3500Gauss 之间,若所设计的power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右,以避免铁心因高温而饱合,一般而言铁心的尺寸越大,Ae 越高,所以可以5. 匝比n=୒౩୒ౌ=୚౥୚౟౤ሺౣ౟౤ሻ晶体管的基极电流I ୆=୍౦୦ూు6. 次级绕组匝数N ୱ=N ୔*n N ୱଵ=୒౦כሺ୚౥ା୚ౚሻכሺଵିୈౣ౗౮ሻ୚౟౤ሺౣ౟౤ሻכୈౣ౗౮多路输出时N ୱ୶=ሺ୚౥౮ା୚ౚ౮ሻכ୒౩భ୚౥భା୚ౚభ其中x 代表几路I ୆୰୫ୱൌI ୆√27. 原边供电绕组N ୟ=N ୱכ୚౗୚౥在多路输出时Vo 为主输出电压计算线径(包括初级次级)同左边8. 选择磁芯型号要满足,磁芯中心柱截面积S=0.09*√Po (cm ଶሻ或满足公式A୔=A ୣכA ୵ൌ୔౥כଵ଴లଶכ஗כ୤౩כ୆ౣכஔכ୏ౣכ୏ౙ(cm ସ ) ;Ae 是磁芯截面积(cm 2),Aw 是磁芯窗口面积(cm 2);f 的单位为Hz ,Bm 的单位为Gs ,取(1500)不大于3000Gs ,δ导线电流密度取:2~3A /mm ଶ ,K ୫窗口填充系数取0.2~0.4,Kc 磁芯填充系数,对于铁氧体该值取1做较大瓦数的 Power 。

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算教学内容

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算教学内容

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算1. 确定电源规格..输入电压范围Vin=85—265Vac;.输出电压/负载电流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A;.变压器的效率ŋ=0.902. 工作频率和最大占空比确定.取:工作频率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0.45.T=1/fosc=10us.Ton(max)=0.45*10=4.5usToff=10-4.5=5.5us.3. 计算变压器初与次级匝数比n(Np/Ns=n).最低输入电压Vin(min)=85*√2-20=100Vdc(取低频纹波为20V).根据伏特-秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n.n= [Vin(min)* Dmax]/ [(Vout+Vf)*(1-Dmax)]n=[100*0.45]/[(5+1.0)*0.55]=13.644. 变压器初级峰值电流的计算.设+5V输出电流的过流点为120%;+5v和+12v整流二极管的正向压降均为1.0V. +5V输出功率Pout1=(V01+Vf)*I01*120%=6*10*1.2=72W+12V输出功率Pout2=(V02+Vf)*I02=13*1=13W变压器次级输出总功率Pout=Pout1+Pout2=85W1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout/Ip1=2*Pout/[ŋ(1+k)*Vin(min)*Dm ax]=2*85/[0.90*(1+0.4)*100*0.45]=3.00AIp2=0.4*Ip1=1.20A5. 变压器初级电感量的计算.由式子Vdc=Lp*dip/dt,得:Lp= Vin(min)*Ton(max)/[Ip1-Ip2]=100*4.5/[3.00-1.20]=250uH6.变压器铁芯的选择.根据式子Aw*Ae=Pt*106/[2*ko*kc*fosc*Bm*j*ŋ],其中: Pt(变压器的标称输出功率)= Pout=85WKo(窗口的铜填充系数)=0.4Kc(磁芯填充系数)=1(对于铁氧体),变压器磁通密度Bm=1500 Gsj(电流密度): j=5A/mm2;Aw*Ae=85*106/[2*0.4*1*100*103*1500Gs*5*0.90] =0.157cm4考虑到绕线空间,选择窗口面积大的磁芯,查表:EER2834S铁氧体磁芯的有效截面积Ae=0.854cm2 它的窗口面积Aw=148mm2=1.48cm2EER2834S的功率容量乘积为Ap =Ae*Aw=1.48*0.854=1.264cm4 >0.157cm4 故选择EER2834S铁氧体磁芯.7.变压器初级匝数及气隙长度的计算.1).由Np=Lp*(Ip1-Ip2)/[Ae*Bm],得:Np=250*(3.00-1.20)/[85.4*0.15] =35.12 取Np=36 由Lp=uo*ur*Np2*Ae/lg,得:气隙长度lg=uo*ur*Ae*Np2/Lp=4*3.14*10-7*1*85.4mm2*362/(250.0*10-3mH)=0.556mm 取lg=0.6mm2). 当+5V限流输出,Ip为最大时(Ip=Ip1=3.00A),检查Bmax. Bmax=Lp*Ip/[Ae*Np]=250*10-6*3.00/[85.4 mm2*36]=0.2440T=2440Gs <3000Gs因此变压器磁芯选择通过.8. 变压器次级匝数的计算.Ns1(5v)=Np/n=36/13.64=2.64 取Ns1=3Ns2(12v)=(12+1)* Ns1/(5+1)=6.50 取Ns2=7 故初次级实际匝比:n=36/3=129.重新核算占空比Dmax和Dmin.1).当输入电压为最低时: Vin(min)=100Vdc.由Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n,得:Dmax=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(min)]=6*12/[6*12+100]=0.4182).当输入电压为最高时: Vin(max)=265*1.414=374.7Vdc.Dmin=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(max)]=6*12.00/[6*12.00+374.7]=0.1610. 重新核算变压器初级电流的峰值Ip和有效值Ip(rms).1).在输入电压为最低Vin(min)和占空比为Dmax条件下,计算Ip值和K值.设Ip2=k*Ip1.实际输出功率Pout'=6*10+13*1=73W1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout'/ŋ (1)K=1-[Vin(min)* Ton(max)]/(Ip1*Lp) (2)由(1)(2)得:Ip1=1/2*{2*Pout'*T/[ŋ* Vin(min)*Ton(max)]+Vin(min)* Ton(max)/Lp}=0.5*{2*73*10/[0.90*100*4.18]+100*4.18/250.0}=2.78AK=1-100*4.18/[2.78*250]=0.40Ip2=k*Ip1=2.78*0.40=1.11A2).初级电流有效值Ip(rms)=[Ton/(3T)*(Ip12+Ip22+Ip1*Ip2)]1/2=[0.418/3*(2.782+1.112+2.78*1.11)] 1/2=1.30A11. 次级线圈的峰值电流和有效值电流计算:当开关管截止时, 变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为∆B并没有相对的改变.因此开关管截止时,初级峰值电流与匝数的乘积等于次级各绕组匝数与峰值电流乘积之和(Np*Ip=Ns1*Is1p+Ns2*Is2p).由于多路输出的次级电流波形是随各组负载电流的不同而不同, 因而次级电流的有效值也不同.然而次级负载电流小的回路电流波形,在连续时接近梯形波,在不连续时接近三角波,因此为了计算方便,可以先计算负载电流小的回路电流有效值.1).首先假设+12V输出回路次级线圈的电流波形为连续,电流波形:1/2*[Is2p +Is2b]*toff/T=I02 (3)Ls1*[Is2p –Is2b]/toff=V02+Vf (4)Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (5)由(3)(4)(5)式得:Is2p=1/2*{2*I02/[1-D]+[V02+Vf]*[1-D]*T*Np2/[Ns22*Lp]}=0.5*{2*1/[1-0.418]+[12+1]*[1-0.418]*10*362/[72*250]}=5.72AIs2b =I01/[1-D]-1/2*[V01+Vf]*[1-D]*Np2/[Ns22*Lp]=1/0.582-0.5*13*0.582*10*362/[72*250]=-2.28A <0因此假设不成立.则+12V输出回路次级线圈的电流波形为不连续, 电流波形.令+12V整流管导通时间为t’.将Is2b=0代入(3)(4)(5)式得:1/2*Is2p*t’/T=I02 (6)Ls1*Is2p/t’=V02+Vf (7)Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (8)由(6)(7)(8)式得:Is2p={(V02+Vf)*2*I02*T*Np2/[Lp*Ns22]}1/2={2*1*[12+1]*10*362/[72*250]} 1/2=5.24At’=2*I02*T/ Is2p=2*1*10/5.24=3.817us2).+12V输出回路次级线圈的有效值电流:Is2(rms)= [t’/(3T)]1/2*Is2p=[3.817/3*10] 1/2*5.24=1.87A3).+5v输出回路次级线圈的有效值电流计算:Is1rms= Is2(rms)*I01/I02=1.87*10/1=18.7A12.变压器初级线圈和次级线圈的线径计算.1).导线横截面积:前面已提到,取电流密度j=5A/mm2变压器初级线圈:导线截面积= Ip(rms)/j=1.3A/5A/mm2=0.26mm2变压器次级线圈:(+5V)导线截面积= Is1(rms)/j=18.7A/5A/mm2=3.74 mm2(+12V)导线截面积= Is2(rms)/j=1.87A/5A/mm2=0.374mm22).线径及根数的选取.考虑导线的趋肤效应,因此导线的线径建议不超过穿透厚度的2倍.穿透厚度=66.1*k/(f)1/2 k为材质常数,Cu在20℃时k=1.=66.1/(100*103)1/2=0.20因此导线的线径不要超过0.40mm.由于EER2834S骨架宽度为22mm,除去6.0mm的挡墙宽度,仅剩下16.0mm的线包宽度.因此所选线径必须满足每层线圈刚好绕满.3).变压器初级线圈线径:线圈根数=0.26*4/[0.4*0.4*3.14]=0.26/0.1256=2取Φ0.40*2根并绕18圈,分两层串联绕线.4).变压器次级线圈线径:+5V: 线圈根数=3.74/0.1256=30 取Φ0.40*10根并绕3圈, 分三层并联绕线. +12V: 线圈根数=0.374/0.1256=3 取Φ0.40*1根并绕7圈, 分三层并联绕线.5).变压器绕线结构及工艺.。

反激变压器设计方法(12V4A)

反激变压器设计方法(12V4A)

Nvcc = 10.051
Nvcc :=
Vcc Vo + Vf Ns Vcc计算方法2
Nvcc = 10.051
∆B1 :=
Vdcmin ⋅ Dmax Np ⋅ Ae ⋅ f .............. 最小 磁通密度(计算值)
∆B1 = 0.22T
∆B2 :=
Vdcmax ⋅ Dmin Np ⋅ Ae ⋅ f .............. 最大磁通密度(计算值)
Iav = 0.568A Ip :=
Krp ⋅ Pout Vdcmin ⋅ η ⋅ Dmax .......... 初级峰值电流(计算值)
Ip = 1.25A
Lp :=
Vdcmin ⋅ Ton Ip
−4
Lp = 6.4 × 10
H
.............. 变压器初级电感量(计算值)
Np :=
Vdcmin ⋅ Ton Ae ⋅ ∆B .............. 变压器初级圈数(计算值)
Np = 44.673 Ns := Np n
Ns = 8.376
.............. 变压器次级圈数(计算值)
Nf :=
Vo + Vf Ns
Nf = 1.492 V .............. 变压器次级 每圈匝数的电压(计算值) Nvcc := Vcc Nf .............. 变压器Vcc的供 电圈数(计算值) Vcc计算方法1
D' = 0.6
.............. MOSFET关断占空比(计算值)
n :=
Vdcmin ⋅ D ( Vf + Vo) ⋅ (1 − D ) .............. 变压器匝比(计算值)

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算

1、确定电源规格、、输入电压范围Vin=85—265Vac;、输出电压/负载电流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A;、变压器的效率ŋ=0、902、工作频率与最大占空比确定、取:工作频率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0、45、T=1/fosc=10us、Ton(max)=0、45*10=4、5usToff=10-4、5=5、5us、3、计算变压器初与次级匝数比n(Np/Ns=n)、最低输入电压Vin(min)=85*√2-20=100Vdc(取低频纹波为20V)、根据伏特-秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n、n= [Vin(min)* Dmax]/ [(Vout+Vf)*(1-Dmax)]n=[100*0、45]/[(5+1、0)*0、55]=13、644、变压器初级峰值电流的计算、设+5V输出电流的过流点为120%;+5v与+12v整流二极管的正向压降均为1、0V、+5V输出功率Pout1=(V01+Vf)*I01*120%=6*10*1、2=72W+12V输出功率Pout2=(V02+Vf)*I02=13*1=13W变压器次级输出总功率Pout=Pout1+Pout2=85W1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout/Ip1=2*Pout/[ŋ(1+k)*Vin(min)*Dmax]=2*85/[0、90*(1+0、4)*100*0、45]=3、00AIp2=0、4*Ip1=1、20A5、变压器初级电感量的计算、由式子Vdc=Lp*dip/dt,得:Lp= Vin(min)*Ton(max)/[Ip1-Ip2]=100*4、5/[3、00-1、20]=250uH6、变压器铁芯的选择、根据式子Aw*Ae=Pt*106/[2*ko*kc*fosc*Bm*j*ŋ],其中:Pt(变压器的标称输出功率)= Pout=85WKo(窗口的铜填充系数)=0、4Kc(磁芯填充系数)=1(对于铁氧体),变压器磁通密度Bm=1500 Gsj(电流密度): j=5A/mm2;Aw*Ae=85*106/[2*0、4*1*100*103*1500Gs*5*0、90]=0、157cm4考虑到绕线空间,选择窗口面积大的磁芯,查表:EER2834S铁氧体磁芯的有效截面积Ae=0、854cm2它的窗口面积Aw=148mm2=1、48cm2EER2834S的功率容量乘积为Ap =Ae*Aw=1、48*0、854=1、264cm4 >0、157cm4故选择EER2834S铁氧体磁芯、7、变压器初级匝数及气隙长度的计算、1)、由Np=Lp*(Ip1-Ip2)/[Ae*Bm],得:Np=250*(3、00-1、20)/[85、4*0、15] =35、12 取Np=36由Lp=uo*ur*Np2*Ae/lg,得:气隙长度lg=uo*ur*Ae*Np2/Lp=4*3、14*10-7*1*85、4mm2*362/(250、0*10-3mH)=0、556mm 取lg=0、6mm2)、当+5V限流输出,Ip为最大时(Ip=Ip1=3、00A),检查Bmax、Bmax=Lp*Ip/[Ae*Np]=250*10-6*3、00/[85、4 mm2*36]=0、2440T=2440Gs <3000Gs因此变压器磁芯选择通过、8、变压器次级匝数的计算、Ns1(5v)=Np/n=36/13、64=2、64 取Ns1=3Ns2(12v)=(12+1)* Ns1/(5+1)=6、50 取Ns2=7故初次级实际匝比:n=36/3=129、重新核算占空比Dmax与Dmin、1)、当输入电压为最低时: Vin(min)=100Vdc、由Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n,得:Dmax=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(min)]=6*12/[6*12+100]=0、4182)、当输入电压为最高时: Vin(max)=265*1、414=374、7Vdc、Dmin=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(max)]=6*12、00/[6*12、00+374、7]=0、1610、重新核算变压器初级电流的峰值Ip与有效值Ip(rms)、1)、在输入电压为最低Vin(min)与占空比为Dmax条件下,计算Ip值与K值、设Ip2=k*Ip1、实际输出功率Pout'=6*10+13*1=73W1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout'/ŋ(1)K=1-[Vin(min)* Ton(max)]/(Ip1*Lp) (2)由(1)(2)得:Ip1=1/2*{2*Pout'*T/[ŋ* Vin(min)*Ton(max)]+Vin(min)* Ton(max)/Lp}=0、5*{2*73*10/[0、90*100*4、18]+100*4、18/250、0}=2、78AK=1-100*4、18/[2、78*250]=0、40Ip2=k*Ip1=2、78*0、40=1、11A2)、初级电流有效值Ip(rms)=[Ton/(3T)*(Ip12+Ip22+Ip1*Ip2)]1/2=[0、418/3*(2、782+1、112+2、78*1、11)] 1/2=1、30A11、次级线圈的峰值电流与有效值电流计算:当开关管截止时, 变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为∆B并没有相对的改变、因此开关管截止时,初级峰值电流与匝数的乘积等于次级各绕组匝数与峰值电流乘积之与(Np*Ip=Ns1*Is1p+Ns2*Is2p)、由于多路输出的次级电流波形就是随各组负载电流的不同而不同, 因而次级电流的有效值也不同、然而次级负载电流小的回路电流波形,在连续时接近梯形波,在不连续时接近三角波,因此为了计算方便,可以先计算负载电流小的回路电流有效值、1)、首先假设+12V输出回路次级线圈的电流波形为连续,电流波形:1/2*[Is2p +Is2b]*toff/T=I02 (3)Ls1*[Is2p –Is2b]/toff=V02+Vf (4)Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (5)由(3)(4)(5)式得:Is2p=1/2*{2*I02/[1-D]+[V02+Vf]*[1-D]*T*Np2/[Ns22*Lp]}=0、5*{2*1/[1-0、418]+[12+1]*[1-0、418]*10*362/[72*250]}=5、72AIs2b =I01/[1-D]-1/2*[V01+Vf]*[1-D]*Np2/[Ns22*Lp]=1/0、582-0、5*13*0、582*10*362/[72*250]=-2、28A <0因此假设不成立、则+12V输出回路次级线圈的电流波形为不连续, 电流波形、令+12V整流管导通时间为t’、将Is2b=0代入(3)(4)(5)式得:1/2*Is2p*t’/T=I02(6)Ls1*Is2p/t’=V02+Vf(7)Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (8)由(6)(7)(8)式得:Is2p={(V02+Vf)*2*I02*T*Np2/[Lp*Ns22]}1/2={2*1*[12+1]*10*362/[72*250]} 1/2=5、24At’=2*I02*T/ Is2p=2*1*10/5、24=3、817us2)、+12V输出回路次级线圈的有效值电流:Is2(rms)= [t’/(3T)]1/2*Is2p=[3、817/3*10] 1/2*5、24=1、87A3)、+5v输出回路次级线圈的有效值电流计算:Is1rms= Is2(rms)*I01/I02=1、87*10/1=18、7A12、变压器初级线圈与次级线圈的线径计算、1)、导线横截面积:前面已提到,取电流密度j=5A/mm2变压器初级线圈:导线截面积= Ip(rms)/j=1、3A/5A/mm2=0、26mm2变压器次级线圈:(+5V)导线截面积= Is1(rms)/j=18、7A/5A/mm2=3、74 mm2(+12V)导线截面积= Is2(rms)/j=1、87A/5A/mm2=0、374mm22)、线径及根数的选取、考虑导线的趋肤效应,因此导线的线径建议不超过穿透厚度的2倍、穿透厚度=66、1*k/(f)1/2 k为材质常数,Cu在20℃时k=1、=66、1/(100*103)1/2=0、20因此导线的线径不要超过0、40mm、由于EER2834S骨架宽度为22mm,除去6、0mm的挡墙宽度,仅剩下16、0mm的线包宽度、因此所选线径必须满足每层线圈刚好绕满、3)、变压器初级线圈线径:线圈根数=0、26*4/[0、4*0、4*3、14]=0、26/0、1256=2取Φ0、40*2根并绕18圈,分两层串联绕线、4)、变压器次级线圈线径:+5V: 线圈根数=3、74/0、1256=30取Φ0、40*10根并绕3圈, 分三层并联绕线、+12V: 线圈根数=0、374/0、1256=3取Φ0、40*1根并绕7圈, 分三层并联绕线、5)、变压器绕线结构及工艺、。

反激变压器基本步骤

反激变压器基本步骤

基本步骤:1、确定Dmax和Vor。

2、求匝比n。

3、求初级电感量Lp。

4、选择磁芯。

5、求最小初级匝数。

6、初级、次级和反馈绕组匝数关系。

7、选择线经,确定初级、次级和反馈绕组匝数。

8、做样品、调整参数。

参考例子。

一、确定Dmax和Vor当开关管Q闭合时,初级线圈电压为:Vin(当输入为265V时,达到375V),如果变压器初级线圈为:Np;次级线圈为:Ns。

匝比:n=Np/Ns。

则:次级线圈的电压为:Vin/n。

由于次级二极管D3反向,没有形成回路,所以线圈没有电流流经负载。

而二极管的反向耐压:VDf=Vin/n+Vo,Vo为输出电压。

当开关管Q关断时,变压器中储存的能量向负载释放。

次级线圈的电压VS=Vo+Vd,Vd为整流二极管D3正向压降。

初级线圈的电压为:VP=n*VS+Vleg。

Vleg为变压器漏感产生的尖锋电压;与输入电压反向。

设定Vor=n*VS,为反射电压。

则开关管承受的电压Vds=Vinmax+Vor+Vleg。

实际选择开关管是必须留20~50V的余量。

所以:Vor=VDS-(Vinmax+Vleg+余量)=600-(375+120+20~50)=55~85VVDS:开关管的额定耐压,600VVin:在265V输入时,375VVleg:一般在120V余量:20V~50V根据伏秒法则:Vin*Ton=Vor*Toff Ton:为开关管闭合时间。

Toff:为开关管关断时间。

占空比:D=Ton/(Ton+Toff),Ton+Toff为周期T。

Ton=T*DToff=T*(1-D)所以: Vin*D=Vor*(1-D)D=Vor/(Vin+Vor)Dmax=Vor/(Vinmin+Vor)建议设置在0.3~0.5 当输入电压最小时取得最大占空比。

初次级的电流关系:Ispk=n*Ippk n:匝比:NP/NSIspk:次级电流峰值Ippk:初级电流峰值。

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算
一、反激变压器设计步骤
1、确定变压器的参数:反激变压器的主要参数包括输入电压V1,输
出电压V0,额定电流I0,额定损耗PX,以及工作频率f;
2、确定变压器的技术形式:确定变压器的形式,包括结构、安装形
式和外形尺寸;
3、确定变压器的铁芯:根据变压器的输入电压、输出电压、额定功
率和工作频率确定变压器的铁芯型号;
4、确定电缆及配件:根据变压器的类型和参数确定变压器的绕组铜
芯和绝缘材料,以及配件;
5、测试与验收:即电气性能检验,检查外观美观度、尺寸尺寸精度、温度等;
6、求解变压器匝数:可以使用等比法求求解变压器的匝数。

1、等比法:等比法即可求得变压器的匝数,具体步骤如下:
(1)计算输入绕组和输出绕组的有效感抗;
(2)计算输入绕组和输出绕组的匝数;
(3)根据变压器匝数的计算结果调整变压器的匝数;
(4)根据调整后的匝数计算变压器的有效感抗;
(5)如果有效感抗和设计值相符,则变压器的匝数就是最终的匝数;
(6)如果不相符,则根据计算结果再次调整变压器的匝数。

反激式变压器的设计

反激式变压器的设计

反激式变压器的设计反激式变压器(Flyback Transformer)是一种常见的开关电源变压器,具有简单的结构、低成本和高效率等优点,被广泛应用于各种电子设备中。

在进行反激式变压器的设计时,需要确定变压器的参数,包括输入输出电压、功率容量、工作频率等。

本文将详细介绍反激式变压器设计的步骤和注意事项。

设计步骤如下:1.确定输入输出电压:根据电子设备的要求和规格,确定变压器的输入和输出电压。

输入电压一般为交流电压,输出电压可以是直流电压或交流电压。

2.确定功率容量:根据电子设备的功率需求,确定变压器的功率容量。

功率容量是指变压器能够输出的最大功率,它与变压器的尺寸和导线截面积有关。

3.确定工作频率:反激式变压器通常工作在几十千赫兹到数百千赫兹的频率范围内。

选择合适的工作频率可以提高变压器的效率和稳定性。

4.计算变比:根据输入输出电压的比例关系,计算变压器的变比。

变比是指变压器的一次匝数与二次匝数之间的比例关系,它决定了输入输出电压的变换比例。

5.选择磁芯材料:磁芯是变压器的重要组成部分,它决定了变压器的性能和效率。

选择合适的磁芯材料可以提高变压器的磁耦合效果和磁导率。

6.计算匝数:根据输入输出电压的变比和磁芯的尺寸,计算一次匝数和二次匝数。

匝数决定了变压器的输入输出电压和电流。

7.计算绕线参数:根据匝数和导线截面积,计算变压器的绕线电阻和电感。

绕线电阻决定了变压器的功率损耗和温升,电感决定了变压器的高频特性和耦合效果。

8.确定绝缘等级:根据输入输出电压的大小和工作环境的要求,确定变压器的绝缘等级。

绝缘等级决定了变压器的安全性和可靠性。

9.进行结构设计:根据变压器的参数和要求,进行变压器的结构设计。

包括磁芯的形状、绕线的布局和绝缘的设计等。

10.进行实验验证:根据设计的参数和要求,制作样品变压器进行实验验证。

通过实验数据的分析和比较,优化设计参数和结构,最终得到满足要求的变压器。

设计反激式变压器时需要注意以下几点:1.磁芯损耗:磁芯材料有磁滞损耗和涡流损耗,在高频工作下会产生较大的损耗。

反激变压器匝比计算

反激变压器匝比计算

反激变压器匝比计算反激变压器(也称为开关电源变压器)是一种常用的电力变压器,其工作原理是利用开关管的开关操作周期性磁通变化,实现能量的传输和转换。

在电子设备中,反激变压器广泛应用于各种离散或集成电路的驱动、电源适应器、电池充电器等场合。

而在设计和制造反激变压器时,匝比的准确计算是至关重要的。

首先,我们需要明确反激变压器的匝比定义。

匝比(也称为变压比)是指在变压器的一侧和另一侧之间绕组的匝数比例。

在反激变压器中,假设原/输入绕组的匝数为N1,副/输出绕组的匝数为N2,那么匝比K可以用公式 K=N2/N1 表示。

匝比决定了变压器的输入电流和输出电流之间的转换比例。

根据反激变压器的工作原理,我们可以利用匝数比例来计算变压器的工作参数。

首先,我们需要确定输入电压Vin和输出电压Vout。

在实际设计中,通常会规定输入和输出电压的范围,以确保电子设备的正常运行。

然后,根据所需的输出电压和输入电压计算所需的匝比。

例如,如果我们希望将输入电压从Vin升压到Vout,那么匝比K应为K = Vout/Vin,即输出电压和输入电压之比。

在实际计算匝比时,我们还需要考虑变压器的效率。

变压器的效率可以简单地定义为输出功率与输入功率之比。

由于能量传输中存在各种损耗,例如电阻损耗和磁通损耗等,变压器的效率通常不会达到100%。

因此,在计算匝比时,我们需要根据变压器的预期效率来调整计算结果。

一般而言,较高的效率通常需要较高的匝比,以减小能量损耗。

此外,反激变压器的绕组参数也需要仔细考虑。

绕组的电流承受能力、电阻和自感等特性都会对变压器的工作性能产生影响。

因此,在计算匝比时,我们还需要根据设计要求和制造工艺来选择合适的导线规格、绕组材料和绝缘层厚度等。

最后,值得注意的是,反激变压器的匝比计算不仅仅是一个理论计算问题,它还需要结合实际应用场景和设计要求来进行。

因此,在进行匝比计算之前,我们需要对所需的输入和输出电压范围、变压器的效率要求、材料成本和制造工艺等进行全面的分析和评估。

反激式开关电源变压器快速计算

反激式开关电源变压器快速计算

反激式开关电源变压器快速计算
反激式开关电源变压器快速计算
单片单端(双单)反激小功率开关电源,已广泛应用,对变压器的设计是关键,各个人设计思路不同,方法也不同,我的设计方法如下: 输入电压90V-260V交流
1.确定反激工作模式,是CCM,还是DCM
2.计算总功率:Pout
3.设定占空比,计算匝比,Np/Ns=Vdcmin*Dmax/(Vo Vf)*(1-Dmax)=n
4.计算原边匝数Np
Np=Vdcmin*Dmax/Bm*Ae
5.计算付边匝数Ns按匝比计算
Ns=Np/n
6.计算反馈匝数匝比:nf=Vdcmin*Dmax/(V1Vf)*(1-Dmax)
反馈匝数:Nf=Np/nf
7.计算原边电流:Ipk=Pout/η*Vdcmin*Dmax*0.7
8.计算原边电感量Lp=Vdcmin*Ton/Ipk*Krp
9.计算气隙Lg=0.4∏*Np^2*Ae*10^-8/Lp
10.验证是否进入连续状态。

磁芯的选取按磁芯的功率Po=m*f*Ae*Ac,选取磁芯(关于P0问题可参阅铁氧体的输出功率)按计处线径的方法计算线径。

(可参阅:CCM模式下反激变压器设计)
这样设计变压器快速准确。

当然进一步优化要自已调整.参考电路:。

反激变压器设计AC-DC_5W磁参数计算全过程

反激变压器设计AC-DC_5W磁参数计算全过程

AC-DC 5W磁参数计算
负 责 人:
审 核:
批 准:
日 期: 2011.04.29
第一部分 变压器的设计
一、变压器设计步骤:
由于XRA05/110S05是采用反激的电路拓扑结构,故变压器按反激变压器进行设计。

具体步骤如下:
1、决定电源参数。

2、计算电路参数。

3、选择磁芯材料。

4、选择磁芯的形状和尺寸。

5、计算变压器匝数、有效气隙电感系数及气隙长度。

6、选择绕组线圈线径。

7、计算变压器损耗和温升。

下面就按上述步骤进行变压器的设计。

二、设计过程:
1、电源参数:(有些参数为指标给定,有些参数从资料查得)
Vacmin
最小交流输入电压值:
85 V
=
Vacma
265 V
最大交流输入电压值:
x=
电网频率:F L=50~440 Hz
变压器工作频率:F s=60000 Hz
输出电压:Vo= 5.1 V。

反激式开关电源变压器是这么计算的

反激式开关电源变压器是这么计算的

反激式开关电源变压器是这么计算的反激式开关电源变压器是这么计算的于法拉弟电磁感应定律,这个定律是在一个铁心中,当磁通变化的时候,其会产生一个感应电压,这个感应电压=磁通的变化量/时间T 再乘以匝数比,把磁通变化量换成磁感应强度的变化量乘以其面积就可以推出上式来,NP=90*4.7 微秒/32 平方毫米*0.15,得到88 匝0.15 是选取的值,算了匝数,再确定线径,一般来说电流越大线越热,所以需要的导线就越粗,需要的线径由有效值来确定,而不是平均值。

上面已经算得了有效值,所以就来选线,用0.25 的线就可以,用0.25 的线,其面积是0.049 平方毫米,电流是0.2 安,所以其电流密度是4.08,一般选定电流密度是4 到10 安第平方毫米。

若是电流很大,最好采用两股或是两股以上的线并绕,因为高频电流有趋效应,这样可以比较好。

第六步,确定次级绕组的参数、圈数和线径。

原边感应电压,就是一个放电电压,原边就是以这个电压放电给副边的,看上边的图,因为副边输出电太为5V,加上肖特基管的压降,就有5.6V,原边以80V 的电压放电,副边以5.6V 的电压放电,那么匝数是多少呢?当然其遵守变压器那个匝数和电压成正比的规律,所以副边电压=NS*(UO+UF)/VOR,其中UF 为肖特基管压降,这个副边匝数等于88*5.6/80,得6.16,整取6 匝,再算副边的线径,当然也就要算出副边的有效值电流,下图是副边电流的波形,有突起的时间是1-D,没有突起的是D,刚好和原边相反,但其KRP 的值和原边相同,这个峰值电流就是原边峰值电流乘以其匝数比,要比原边峰值电流大数倍。

第七步,确定反馈绕组的参数。

反馈是反激的电压,其电压是取自输出级的,所以反馈电压是稳定的,TOP。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

1. 确定电源规格.
.输入电压范围Vin=85—265Vac;
.输出电压/负载电流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A;
.变压器的效率ŋ=0.90
2. 工作频率和最大占空比确定.
取:工作频率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0.45.
T=1/fosc=10us.Ton(max)=0.45*10=4.5us
Toff=10-4.5=5.5us.
3. 计算变压器初与次级匝数比n(Np/Ns=n).
最低输入电压Vin(min)=85*√2-20=100Vdc(取低频纹波为20V).
根据伏特-秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n.
n= [Vin(min)* Dmax]/ [(Vout+Vf)*(1-Dmax)]
n=[100*0.45]/[(5+1.0)*0.55]=13.64
4. 变压器初级峰值电流的计算.
设+5V输出电流的过流点为120%;+5v和+12v整流二极管的正向压降均为1.0V.
+5V输出功率Pout1=(V01+Vf)*I01*120%=6*10*1.2=72W
+12V输出功率Pout2=(V02+Vf)*I02=13*1=13W
变压器次级输出总功率Pout=Pout1+Pout2=85W
1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout/
Ip1=2*Pout/[ŋ(1+k)*Vin(min)*Dmax]
=2*85/[0.90*(1+0.4)*100*0.45]
=3.00A
Ip2=0.4*Ip1=1.20A
5. 变压器初级电感量的计算.
由式子Vdc=Lp*dip/dt,得:
Lp= Vin(min)*Ton(max)/[Ip1-Ip2]
=100*4.5/[3.00-1.20]
=250uH
6.变压器铁芯的选择.
根据式子Aw*Ae=P t*106/[2*ko*kc*fosc*Bm*j*ŋ],其中:
Pt(变压器的标称输出功率)= Pout=85W
Ko(窗口的铜填充系数)=0.4
Kc(磁芯填充系数)=1(对于铁氧体),
变压器磁通密度Bm=1500 Gs
j(电流密度): j=5A/mm2;
Aw*Ae=85*106/[2*0.4*1*100*103*1500Gs*5*0.90]
=0.157cm4
考虑到绕线空间,选择窗口面积大的磁芯,查表:
EER2834S铁氧体磁芯的有效截面积Ae=0.854cm2
它的窗口面积Aw=148mm2=1.48cm2
EER2834S的功率容量乘积为
Ap =Ae*Aw=1.48*0.854=1.264cm4 >0.157cm4
故选择EER2834S铁氧体磁芯.
7.变压器初级匝数及气隙长度的计算.
1).由Np=Lp*(Ip1-Ip2)/[Ae*Bm],得:
Np=250*(3.00-1.20)/[85.4*0.15] =35.12 取Np=36
由Lp=uo*ur*Np2*Ae/lg,得:
气隙长度lg=uo*ur*Ae*Np2/Lp
=4*3.14*10-7*1*85.4mm2*362/(250.0*10-3mH)
=0.556mm 取lg=0.6mm
2). 当+5V限流输出,Ip为最大时(Ip=Ip1=3.00A),检查Bmax.
Bmax=Lp*Ip/[Ae*Np]
=250*10-6*3.00/[85.4 mm2*36]
=0.2440T=2440Gs <3000Gs
因此变压器磁芯选择通过.
8. 变压器次级匝数的计算.
Ns1(5v)=Np/n=36/13.64=2.64 取Ns1=3
Ns2(12v)=(12+1)* Ns1/(5+1)=6.50 取Ns2=7
故初次级实际匝比:n=36/3=12
9.重新核算占空比Dmax和Dmin.
1).当输入电压为最低时: Vin(min)=100Vdc.
由Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n,得:
Dmax=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(min)]
=6*12/[6*12+100]=0.418
2).当输入电压为最高时: Vin(max)=265*1.414=374.7Vdc.
Dmin=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(max)]
=6*12.00/[6*12.00+374.7]=0.16
10. 重新核算变压器初级电流的峰值Ip和有效值Ip(rms).
1).在输入电压为最低Vin(min)和占空比为Dmax条件下,计算Ip值和K值. 设Ip2=k*Ip1.实际输出功率Pout'=6*10+13*1=73W
1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout'/ŋ(1)
K=1-[Vin(min)* Ton(max)]/(Ip1*Lp) (2)
由(1)(2)得:
Ip1=1/2*{2*Pout'*T/[ŋ* Vin(min)*Ton(max)]+
Vin(min)* Ton(max)/Lp}
=0.5*{2*73*10/[0.90*100*4.18]+100*4.18/250.0}
=2.78A
K=1-100*4.18/[2.78*250]=0.40
Ip2=k*Ip1=2.78*0.40=1.11A
2).初级电流有效值Ip(rms)=[Ton/(3T)*(Ip12+Ip22+Ip1*Ip2)]1/2
=[0.418/3*(2.782+1.112+2.78*1.11)] 1/2
=1.30A
11. 次级线圈的峰值电流和有效值电流计算:
当开关管截止时, 变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为∆B并没有相对的改变.因此开关管截止时,初级峰值电流与匝数的乘积等于次级各绕组匝数与峰值电流乘积之和
(Np*Ip=Ns1*Is1p+Ns2*Is2p).由于多路输出的次级电流波形是随各组负载电流的不同而不同, 因而次级电流的有效值也不同.然而次级负载电流小的回路电流波形,在连续时接近梯形波,在不连续时接近三角波,因此为了计算方便,可以先计算负载电流小的回路电流有效值.
1).首先假设+12V输出回路次级线圈的电流波形为连续,电流波形:
1/2*[Is2p +Is2b]*toff/T=I02 (3)
Ls1*[Is2p –Is2b]/toff=V02+Vf (4)
Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (5)
由(3)(4)(5)式得:
Is2p=1/2*{2*I02/[1-D]+[V02+Vf]*[1-D]*T*Np2/[Ns22*Lp]}
=0.5*{2*1/[1-0.418]+[12+1]*[1-0.418]*10*362/[72*250]}
=5.72A
Is2b =I01/[1-D]-1/2*[V01+Vf]*[1-D]*Np2/[Ns22*Lp]
=1/0.582-0.5*13*0.582*10*362/[72*250]
=-2.28A <0
因此假设不成立.则+12V输出回路次级线圈的电流波形为不连续, 电流波形.
令+12V整流管导通时间为t’.
将Is2b=0代入(3)(4)(5)式得:
1/2*Is2p*t’/T=I02(6)
Ls1*Is2p/t’=V02+Vf(7)
Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (8)
由(6)(7)(8)式得:
Is2p={(V02+Vf)*2*I02*T*Np2/[Lp*Ns22]}1/2
={2*1*[12+1]*10*362/[72*250]} 1/2
=5.24A
t’=2*I02*T/ Is2p=2*1*10/5.24=3.817us
2).+12V输出回路次级线圈的有效值电流:
Is2(rms)= [t’/(3T)]1/2*Is2p
=[3.817/3*10] 1/2*5.24
=1.87A
3).+5v输出回路次级线圈的有效值电流计算:
Is1rms= Is2(rms)*I01/I02=1.87*10/1=18.7A
12.变压器初级线圈和次级线圈的线径计算.
1).导线横截面积:
前面已提到,取电流密度j=5A/mm2
变压器初级线圈:导线截面积= Ip(rms)/j=1.3A/5A/mm2=0.26mm2
变压器次级线圈:
(+5V)导线截面积= Is1(rms)/j=18.7A/5A/mm2=3.74 mm2
(+12V)导线截面积= Is2(rms)/j=1.87A/5A/mm2=0.374mm2
2).线径及根数的选取.
考虑导线的趋肤效应,因此导线的线径建议不超过穿透厚度的2倍.
穿透厚度=66.1*k/(f)1/2 k为材质常数,Cu在20℃时k=1.
=66.1/(100*103)1/2=0.20
因此导线的线径不要超过0.40mm.
由于EER2834S骨架宽度为22mm,除去6.0mm的挡墙宽度,仅剩下16.0mm的线包宽度.因此所选线径必须满足每层线圈刚好绕满.
3).变压器初级线圈线径:
线圈根数=0.26*4/[0.4*0.4*3.14]=0.26/0.1256=2
取Φ0.40*2根并绕18圈,分两层串联绕线.
4).变压器次级线圈线径:
+5V: 线圈根数=3.74/0.1256=30
取Φ0.40*10根并绕3圈, 分三层并联绕线.
+12V: 线圈根数=0.374/0.1256=3
取Φ0.40*1根并绕7圈, 分三层并联绕线.
5).变压器绕线结构及工艺.。

相关文档
最新文档