开关电源设计计算公式包括电容开关管的选取
开关电源经典公式
开关电源中的公式1， 电感的电压公式dt dI LV =＝TI L ∆∆，推出ΔI ＝V ×ΔT/L 2， 电感存储的能量用峰值电流计算21×L ×I 2PK3，H ＝B/μ→B ＝μH ，μ是材料的磁导率。
空气磁导率μ0=4π×10-7H/m 也称磁场强度，场强，磁化力，叠加场等。
单位A/m4，磁通量：通过一个表面上B 的总量 Φ＝⎰•SB ds ，如果B 是常数，则Φ＝BA ，A 是表面积。
单位是特斯拉（T ）或韦伯每平方米Wb/m 25， 安培环路定律，矢量H 沿闭合曲线积分，等于包围此曲线的电流代数总和∑⎰=I dl H ，电流和电磁场的方向符合右手螺旋定则。
6，电磁感应定律，法拉第定律和楞次定律的合称：N 匝线圈的感应电动势e ＝－N t∆∆φ，电感线圈可以近似表示为e=-tNBA∆,A 为线圈面积。
线圈感应电流产生的磁通总是阻止外加磁场的变化，保持原磁场。
7， 电感的自感：总磁通Ψ＝N Φ，与电流i 成正比，Ψ＝Li ＝N Φ，L ＝i N φ，e ＝－N t∆∆φ，所以，e ＝－t i L ∆∆＝-L dtdi。
自感总是阻止电流的变化，保持线圈的磁通不变。
一匝线圈的感应电动势为-t ∆∆φ，N 匝线圈为－N t∆∆φ，所以总磁通或磁链Ψ＝N Φ8， 电感储能：W ＝⎰t uidt 0＝⎰t idt dt Ldi 0＝⎰iLidi 0＝21Li 2 9， 磁芯储能。
如右图 1-9N 匝磁环，磁导率为μ，内外径分别为d 和D ，内外径之比接近1，磁路的平均长度l ＝∏*（ D+d ）/2，磁环截面积为A ，均匀磁环。
加电压u感应电压e ＝-u ＝N t ∆∆φ＝NA dtdB由安培环路定律∑⎰=I dl H 得，H l ＝Ni ，i ＝NHl输入到磁场的能量为We ＝⎰t uidt 0＝⎰t dt NHldt NAdB 0*We ＝⎰BHlAdB 0＝V ⎰BHdB 0，式中B 为最终达到的最大值，V ＝A l 为磁环体积。
开关电源的设计及计算
开关电源的设计及计算1.先计算BUCK 电容的损耗（电容的内阻为R buck 假设为350m Ω，输入范围为85VAC~264VAC,频率为50Hz ，P OUT =60W,V OUT =60W ）：电容的损耗：P buck =R buck *I buck,rms 2I buck,rms =I in,min1**32−cline t F t c :二极管连续导通的时间t c =linelineF VpeakV e F **2)min(arcsin *41π−=3ms其中：V min =linein ch in in in F C D P V V *)1(***2min ,min ,−−V peak =2*V in,min其图中的T1就是下面公式中t c或：V min =η*)*21(**2**2min ,min ,in c line o in in C t F P V V −−所以(假设最低输入电压时，输入电流=0.7A)：I buck,rms =I in,min1**32−cline t F =0.7*13*50*32−=1.3A P buck =350m*1.32=0.95W第一步计算电容损耗是为了使用其中的t c 值,电容的容量一般通用范围选2~3μ/W ，固定电压为1μ/W2.输入交流整流桥的计算(假设V TO =0.7V,R d =70m Ω)在同一个时间内有两个二极管同时导通，半个周期内两个二极管连续导通I d,rms =c line in t F I **3min ,=m3*50*37.0=1.04AP diodes =2*(V TO *2min ,in I +R d *I d,rms 2)=2*(0.7*27.0+70m*1.042)=640mW 一个周期内桥堆损耗为:P BR=2*P diodes =2*640m=1.28W桥堆功耗超过1.5W 时，我个人认为应加散热器（特别是电源的使用环境温度较高时）变压器和初级开关MOS ：反激式开关电源有两种模式CCM 和DCM ，各有优缺点。
开关电源电容选择计算方法
开关电源电容选择计算方法开关电源的寿命很大程度受到电解电容的制约，而电解电容的寿命取决于其内核温升。
本文从纹波电流计算、纹波电流实测、电解电容选型、温度测试方法、寿命估算等方面，对电解电容作了全面的分析。
纹波电流产生的热量引起电容的内部温升，加速电解液的蒸发，当容值下降20%或损耗角增大为初始值的2~3倍时，预示着电解电容寿命的终结。
通过检查电容器上的纹波电流，可预测电容器的寿命。
本文以连续工作模式的反激变换器输出电容分析为例，重点从纹波电流角度全面分析电解电容的选型与寿命。
1、纹波电流计算假设已知连续工作模式的反激变换器，其输出电流Io 为1.25A，纹波率r为1.1，占空比D为0.62，开关频率为60kHz，由此可以计算次级纹波电流ΔIo和有效值电流Io.rms。
次级纹波电流ΔIo：有效值电流Io.rms：最终得到流过输出电容的纹波电流：图1直观的显示了该电容的纹波电流波形：图1 纹波电流波形2、电解电容选型由上述计算分析得到流过电容的纹波电流为1.72A，综合考虑体积和成本，选择了纹波电流为1.655A的电解电容。
该纹波电流需在电源开关频率下选择，如下列图某厂家电容手册的纹波电流有频率因子，不同频率下的纹波电流不同。
高频低阻电容均会给出100kHz下的纹波电流，本设计开关频率为60kHz，频率因子为0.96~1之间，在此取1即可。
图2 电容纹波电流频率因子注：纹波电流还有一个温度系数，例如105℃电容，在85℃环境温度下，允许的最大纹波电流约为额定最大纹波电流的1.73倍，该参数一般不在电容手册中表达。
3、纹波电流实测测试电解电容纹波电流时，需将电容引脚穿入电流探头中，通过示波器可读得交流有效值。
本设计实例的纹波电流测试结果如图3所示，示波器读得有效纹波电流为1.64A，与理论设计接近。
因此理论计算具有较大的工程指导意义。
图3 实测电容纹波电流4、温度测试方法测量容体表面温度Ts：需在电容器侧面的中间位置开展，如果由于外部影响导致电容器表面温度不均匀、不稳定，需综合测量电容器表面4个点的温度，再取平均值。
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax：式中：Vor为副边折射到原边的反射电压，当输入为AC 220V时反射电压为135V；VminDC为整流后的最低直流电压；VDS为MOSFET功率管导通时D与S极间电压，一般取10V。
变压器原边绕组电流峰值IPK为:式中：η为变压器的转换效率；Po为输出额定功率，单位为W。
变压器原边电感量LP:式中：Ts为开关管的周期(s)；LP单位为H。
变压器的气隙lg:式中：Ae为磁芯的有效截面积(cm2)；△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)；Lp单位取H，IPK单位取A，lg单位为mm。
变压器磁芯反激式变换器功率通常较小，一般选用铁氧体磁芯作为变压器磁芯，其功率容量AP为式中：AQ为磁芯窗口面积，单位为cm2；Ae为磁芯的有效截面积，单位为cm2；Po是变压器的标称输出功率，单位为W；fs为开关管的开关频率；Bm为磁芯最大磁感应强度，单位为T；δ为线圈导线的电流密度，通常取200～300A/cm2，η是变压器的转换效率；Km为窗口填充系数，一般为0.2~0.4；KC为磁芯的填充系数，对于铁氧体为1.0。
根据求得的AP值选择余量稍大的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之比较大的磁芯，这样磁芯的窗口有效使用系数较高，同时可以减少漏感。
变压器原边匝数NP:式中：△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)，Ae单位为cm2，Ts 单位为s。
变压器副边匝数Ns:式中：VD为变压器二次侧整流二极管导通的正向压降。
功率开关管的选择开关管的最小电压应力UDS一般选择DS间击穿电压应比式(9)计算值稍大的MOSFET功率管。
绕组电阻值R：式中：MUT为平均每匝导线长度(cm)； N为导线匝数；为20℃时导线每cm的电阻值(μΩ)。
绕组铜耗PCU为：原、副边绕组电阻值可通过求绕组电阻值R的公式求出，当求原边绕组铜耗时，电流用原边峰值电流IPK来计算;求副边绕组铜耗时，电流用输出电流Io来计算。
【很完整】牛人教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型
【很完整】⽜⼈教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型1 开关电源介绍此⽂档是作为张占松⾼级开关电源设计之后的强化培训，基于计划安排，由申⼯讲解了变压器设计之后，在此⽂章中简单带过变压器设计原理，重点讲解电路⼯作原理和设计过程中关键器件计算与选型。
开关电源的⼯作过程相当容易理解，其拥有三个明显特征：开关：电⼒电⼦器件⼯作在开关状态⽽不是线性状态⾼频：电⼒电⼦器件⼯作在⾼频⽽不是接近⼯频的低频直流：开关电源输出的是直流⽽不是交流也可以输出⾼频交流如电⼦变压器1.1 开关电源基本组成部分1.2 开关电源分类：开关电源按照拓扑分很多类型：buck boost 正激反激半桥全桥 LLC 等等，但是从本质上区分，开关电源只有两种⼯作⽅式：正激：是开关管开通时传输能量，反激：开关管关断时传输能量。
下⾯将以反激电源为例进⾏讲解。
1.3 反激开关电源简介反激⼜被称为隔离buck-boost 电路。
基本⼯作原理：开关管打开时变压器存储能量，开关管关断时释放存储的能量反激开关电源根据开关管数⽬可分为双端和单端反激。
根据反激变压器⼯作模式可分为CCM 和DCM 模式反激电源。
根据控制⽅式可分为PFM 和PWM 型反激电源。
根据驱动占空⽐的产⽣⽅式可分为电压型和电流型反激开关电源。
我们所要讲的反激电源精确定义为：电流型PWM 单端反激电源。
1.4 电流型PWM 单端反激电源此类反激电源优点：结构简单价格便宜，适⽤⼩功率电源。
此类反激电源缺点：功率较⼩，⼀般在150w 以下，纹波较⼤，电压负载调整率低，⼀般⼤于5%。
此类反激电源设计难点主要是变压器的设计，特别是宽输⼊电压，多路输出的变压器。
2 举例讲解设计过程为了更清楚了解设计中详细计算过程，我们将以220VAC-380VAC 输⼊，+5V±3%（5A），±15±5%（0.5A）三路共地输出反激电源为例讲解设计过程。
提出上⾯要求，选择思路如下：提出上⾯要求，选择思路如下：电源总输出功率P=5*5W+15*0.5*2=40W 功率较⼩，可以选择反激开关电源。
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: Iୟ୴ൌሺౣሻ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:Iൌכሺౣሻ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>כଵలଶככ౩כౣכஔכౣכౙ(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1IୋൌP୧V୧୬୫୧୬IൌIୟ୴D୫ୟ୶כ2T୭୬ൌଵD୫ୟ୶(uint:µs)1S=106µsLൌౣכ୍ౌే(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(cmଶሻNPൌౌכ୍ౌేככ10L P:mH; ΔB:260mT;A e:mm2NsൌሺV୭Vୈሻכሺ1െD୫ୟ୶ሻכNV୧୬୫୧୬כD୫ୟ୶NaൌሺVୟVୟୈሻכሺ1െD୫ୟ୶ሻכNV୧୬୫୧୬כD୫ୟ୶L =ሺౣሻכୈ୍ౌేכ౩ౙ其中L 单位:H f:Hz 电压:V, 电流:A匝比：n=ሺౣሻ=౩౦4. 计算初级匝数初级电感:L ୮ൌሺౣሻכ୲୍౦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 ൌ1000ටౌై此式中L 单位为mH变压器次级圈数：Ns>୬כ୍౦כ౦ୗכౣ*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 ൌ100ටౌై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=౩ౌ=ሺౣሻ晶体管的基极电流I =୍౦୦ూు6. 次级绕组匝数N ୱ=N *n N ୱଵ=౦כሺାౚሻכሺଵିୈౣ౮ሻሺౣሻכୈౣ౮多路输出时N ୱ୶=ሺ౮ାౚ౮ሻכ౩భభାౚభ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 ୵ൌכଵలଶככ౩כౣכஔכౣכౙ(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 。
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总在开关电源设计中，有几个常用的计算公式可以帮助工程师进行准确的设计，以下是几个常用的计算公式的汇总：1.电容选择计算公式：开关电源中的电容主要用于滤波和储能，电容的选择需要考虑到输出的纹波电压、负载变化和效率等因素。
常见的电容选择公式如下：C=(ΔV×I)/(f×δV)其中，C是所需的电容容值，ΔV是允许的输出纹波电压，I是负载电流，f是开关频率，δV是峰值纹波电压。
2.电感选择计算公式：电感主要用于存储能量和滤波，选择适当的电感能够提高开关电源的效率。
电感选择的计算公式如下：L = ((Vin - Vout) × D × τ) / (Vout × Iout)其中，L是所需的电感值，Vin是输入电压，Vout是输出电压，D是占空比，τ是瞬态时间，Iout是负载电流。
3.开关频率计算公式：开关频率是开关电源设计中重要的参数，可以影响到效率、尺寸和成本等因素。
开关频率的计算公式如下：f = (Vin - Vout) / (Vout × L × Iout)其中，f是所需的开关频率，Vin是输入电压，Vout是输出电压，L是选择的电感值，Iout是负载电流。
4.整流二极管选择计算公式：整流二极管用于将开关电源的交流输出转换为直流输出，选择适当的整流二极管可以减少功耗和散热。
整流二极管选择的计算公式如下：Iavg = (Iout × η) / (1 - η)其中，Iavg是整流二极管的平均电流，Iout是负载电流，η是开关电源的效率。
5.功率开关管选择计算公式：功率开关管主要用于开关转换和功率调节，选择适当的功率开关管可以提高效率和可靠性。
功率开关管选择的计算公式如下：Pd = (Vin - Vout) × Iout / η - Vout × Iout其中，Pd是功率开关管的功耗，Vin是输入电压，Vout是输出电压，Iout是负载电流，η是开关电源的效率。
开关电源中滤波电容的选择方式
开关电源中滤波电容的选择方式、计算公式和注意事项
滤波电容在开关电源中非常重要，但是如何选择和使用滤波电容，特别是输出滤波电容的选择和使用特别关键。
开关电源中滤波电容的选择：
1. 一般情况下，滤波电容耐压越高越安全，但是意味着体积也就越大，同体积的话，耐压越高容量就越小。
所以，考虑实际情况发热话，滤波电容的耐压一般选取大于工作电压1.5倍左右就行。
2. 滤波电容的容量根据电源输出的电流大小，选择相应容量的电容。
理论上也是容量越大越好，但是实际上也不是这么回事(物极必反吧)。
a、电容容量越大，体积也就越大，开机冲击电流和冲击电压会很大，电源的待机功耗也就增加，
3. 开关电源波形更尖锐，对电容的容量要求要大些。
4. 滤波电容的通用选取原则是:C≥2.5T/R，其中: C为滤波电容,单位为UF; T为频率, 单位为Hz，R为负载电阻,单位为Ω；(这只是一般的选用原则,在实际的应用中,如条件(空间和成本)允许,都选取C≥5T/R)
5. 现在有很多计算人员的做法是将一大一小两个电容并联，小电容滤高频波，大电容滤低配，大小电容一般要求相差两个数量级以上，这样的话可以获得更大的滤波效果。
6. 滤波电源一般为电解电容，比如说铝电解电容和钽电解电容，要求高的可选择钽电解电容。
开关电源设计计算公式包括电容开关管的选取
1、因输出电压12V输出电流1A故输出功率：
Pour=Vo*Io=12.0V*1A=12W
2、设变压器的转换效率为80%，则输出功率为12W的电源其输入功率：
Pin=Pout/效率=
3、因输入最小电压为90VAC，则直流输出电压为：
Vin=90* =127Vdc
故负载直流电流为：I= =
13、计算辅助绕组匝数：
CDQZ-5107 SEHOTTKY计算方法
1、由于前面计算变压器可知：
Np=82T ；Ns=13 T
2、在输入电压为264Vac时，反射到次级电压为：
Vmax=264Vac* =373 V
V = * Vmax = *373=59.5 V
3、设次级感量引起的电压为：（VR：初级漏感引起的电压）
V = * V = *90=14.5 V
二、输出电解电容计算方法
1、设定工作频率为f=60KHZ则
2、因为最小输入电压，90Vac,取反射电压为90Vac，根据磁平衡原理，计算出最大占实比
（90* -20）*D=90（1-D）
D-0．457
3、计.算出TOFF. TON
TOFF=（1-D）*T=13us TON=16.7-13=3.7us
1
输入电压电流
1
1
1
CDQZ-5107 MOSFET计算方法
1、由于前面计算变压器可知：
Np=Ns=13 T
2、输入电压最大值为264Vac，故经过桥式整流后，得到：
Vmax=264Vac* =373 V
3、次级反射到初级的电压为：
V = * V = *12=76V
4、由前面计算变压器可知，取初级漏感引起的电压，V =90 V ，故MOFET要求耐压值为：
BUCK电路方案设计
BUCK电路方案设计在电子领域中，BUCK电路是一种非常常见且重要的电路方案。
BUCK电路是一种降压型DC-DC转换器，也被称为降压开关电源。
它通过将输入电压降低到一个较低的输出电压来实现电源调节功能。
BUCK电路的工作原理是，当开关管导通时，输入电压源通过电感和开关管输出到输出电容上，输出电压上升。
当开关管截止时，电感中的能量继续通过电容供应负载，输出电压下降。
通过这种方式，BUCK电路能够稳定地将输入电压变为较低的输出电压。
1.确定输入和输出电压要求：根据具体应用需求确定输入和输出电压范围。
在此基础上，选择合适的开关管和电感。
2.计算工作频率：选择合适的工作频率，一般常见的有几十kHz到几MHz的范围。
工作频率的选择要平衡转换效率和滤波器尺寸。
3.计算电感和电容值：根据输入和输出电压范围，使用以下公式计算电感和电容值：电感值（L）=（输出电压/工作频率）*（输入电压-输出电压）/输出电流电容值（C）=输出电流/（工作频率*最大纹波电压）4.根据负载要求计算开关管的最大电流和功耗：通过确定负载电流以及开关管的最大导通时间和导通电阻，计算开关管的最大电流和功耗。
5.添加反馈控制：为了实现稳定的输出电压，需要使用反馈控制回路。
一般采用PID控制，通过调节开关管的导通时间来实现输出电压的调节。
6.性能评估和优化：通过仿真和实验评估BUCK电路的性能，包括效率、稳定性和纹波等。
根据评估结果进行优化，例如选择更合适的元件、调整控制参数等。
总之，BUCK电路是一种常用且重要的电路方案，适用于很多应用场景。
通过合理的设计和优化，可以实现稳定、高效的输出电压。
在实际应用中，还需考虑元件的选取、温度变化等因素，并根据具体需求进行优化调整，以实现最佳的电路性能。
开关电源参数计算详细推导过程
(V =
IN
* D *T
) *F
2
SW
*η
2 * POUT
有： T =
LP
(V =
IN
IN
* D *T
) *F
2
SW
*η
2 *VOUT * I OUT
=
(V
2
IN
* D *T
) *η
2
2 *VOUT * I OUT *
IN
(V =
* D *T
2 *VOUT * I OUT * T
) *η = (V
TSW * I P − P =
1 2 POUT 2 POUT 2 POUT * C * I P− P = + +π * N FSW FSW *η *VIN F *η * (V + V ) * P FSW *η SW OUT F NS FSW * 1 2 POUT * I P − P = FSW * + FSW * FSW FSW *η *VIN F 2 POUT
di VIN V *T ，在关闭之前其值到达最大： I P − P = IN ON = dt LP LP
一个开关周期内传输的能量即输入功率： PIN = 等同： PIN =
1 * LP * I 2 P − P * FSW 2
1 1 * LP * I 2 P − P * 2 T P V *I POUT *100% 推导出 PIN = OUT = OUT OUT η η P IN 1 V *I * LP * I 2 P − P * FSW = OUT OUT 2 η
2
* D ) * T (VIN * D ) * T (V * D ) = = IN V *I 2 * PIN 2 * PIN * FSW 2 * OUT OUT η
反激电源计算公式
反激电源计算公式反激电源是开关电源的一种常见拓扑结构，在很多电子设备中都有应用。
要设计一个反激电源，准确的计算公式那可是相当重要。
咱们先来说说反激电源的工作原理哈。
简单来讲，就是在开关管导通的时候，变压器储存能量，开关管截止的时候，变压器把储存的能量释放给负载。
这个过程就像是一个能量的搬运工，一会儿搬进来，一会儿送出去。
那反激电源的计算公式都有哪些呢？比如说，初级峰值电流的计算，这可是个关键的参数。
它的公式是：Ip = 2 * Pout / (η * Vin_min * Dmax) 。
这里面的 Pout 就是输出功率，η 是电源的效率，Vin_min 是输入的最小电压，Dmax 是最大占空比。
再比如说，初级电感量的计算，公式是：Lp = Vin_min * Dmax / (Ip * fsw) 。
这里的 fsw 是开关频率。
给您说个我之前遇到的事儿，有一次我带一个学生做一个小型反激电源的设计项目。
这孩子一开始对这些公式那是一头雾水，怎么讲都不明白。
我就带着他一步一步来，从确定电源的参数，到套用公式计算，再到实际搭建电路测试。
我们先确定了这个电源要给一个小风扇供电，风扇的功率大概是 10 瓦，我们希望效率能达到 80%左右，输入电压是 12 伏到 24 伏。
然后就开始算初级峰值电流，这孩子拿着笔，眼睛盯着公式，嘴里还念念有词。
算出来之后，又接着算初级电感量，这时候他已经有点上手了，自己在那捣鼓，还时不时问我几个小问题。
等把这些关键参数都算出来，开始选元器件，这又是一个考验。
电容、电阻、二极管、开关管，每一个都得选对。
这孩子一开始选的开关管耐压值不够，我提醒他之后，他一拍脑袋，说：“哎呀，老师，我怎么没想到呢！”最后把电路搭好，一测试，嘿，还真成功了！那风扇转得呼呼的，这孩子高兴得不行，我看着也特别有成就感。
咱们再回到反激电源的计算公式哈。
还有次级峰值电流的计算、变压器匝数比的计算等等，每一个公式都有它的作用和意义。
开关电源常用公式汇总
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总一、MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax：式中：Vor为副边折射到原边的反射电压，当输入为AC 220V时反射电压为135V；VminDC为整流后的最低直流电压；VDS为MOSFET功率管导通时D与S极间电压，一般取10V。
二、变压器原边绕组电流峰值IPK为:式中：η为变压器的转换效率；Po为输出额定功率，单位为W。
三、变压器原边电感量LP:式中：Ts为开关管的周期(s)；LP单位为H。
式中：Ae为磁芯的有效截面积(cm2)；△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)；Lp单位取H，IPK单位取A，lg单位为mm。
五、变压器磁芯反激式变换器功率通常较小，一般选用铁氧体磁芯作为变压器磁芯，其功率容量AP为式中：AQ为磁芯窗口面积，单位为cm2；Ae为磁芯的有效截面积，单位为cm2；Po是变压器的标称输出功率，单位为W；fs为开关管的开关频率；Bm为磁芯最大磁感应强度，单位为T；δ为线圈导线的电流密度，通常取200～300A/cm2，η是变压器的转换效率；Km为窗口填充系数，一般为0.2~0.4；KC为磁芯的填充系数，对于铁氧体为1.0。
根据求得的AP值选择余量稍大的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之比较大的磁芯，这样磁芯的窗口有效使用系数较高，同时可以减少漏感。
六、变压器原边匝数NP:式中：△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)，Ae单位为cm2，Ts单位为s。
式中：VD为变压器二次侧整流二极管导通的正向压降。
八、功率开关管的选择开关管的最小电压应力UDS一般选择DS间击穿电压应比式(9)计算值稍大的MOSFET功率管。
九、绕组电阻值R：式中：MUT为平均每匝导线长度(cm)；N为导线匝数；为20℃时导线每cm的电阻值(μΩ)。
十、绕组铜耗PCU为：原、副边绕组电阻值可通过求绕组电阻值R的公式求出，当求原边绕组铜耗时，电流用原边峰值电流IPK 来计算;求副边绕组铜耗时，电流用输出电流Io来计算。
24V20A半桥式开关电源设计计算
24V20A半桥式开关电源设计计算变压器T2和滤波电感T1的参数是输出电压Vout为24V，电流Iout为20A，Pout为480W。
根据公式Rt=6.8K，Ct=1NF，震荡频率F=Rt*Ct=147KHZ。
输出频率为震荡频率的一半，即73.5KHZ，周期为13.61uS。
初级圈数为Np，次级圈数为Nm。
AC输入电压为220V±15%，即在200V-400V之间（算上50V纹波）。
每个开关管的最大占空比为0.4，一个周期内两个开关管的最大占空比之和为0.8.T2不开气隙，L1要开气隙。
首先，计算初级和充电部分线圈匝数（初级有一个线圈，次级和充电部分都有两个线圈）。
选用EER42/15磁芯架构，PC40材质，100度时饱和磁通密度Bsat为3900*10^(-4)T，剩余磁通Bres为0.095T。
为保证磁芯工作在磁滞回线的线性部分，取Bmax为2250*10^(-4)T=0.195T。
磁芯截面积Ae为1.94cm2，则单端磁通Δb为0.1T=1000G，半桥电源的磁通范围在第一和第三象限，则ΔB=2*Δb=0.2T=2000G。
若最低输入电压Vin min为100V，则最大导通时间Ton(max)=5.44uS。
初级线圈数Np=99.以上是变压器和电感部分的参数和计算。
每个开关管最大导通时间为0.8T/2=0.4T。
由于初级线圈为一个线圈，因此初级电流脉冲等效的平顶脉冲峰值为Ipft=Vin_min*Np/(Vd*0.4T)。
代入数值得到Ipft=2.47A。
根据次级线圈为两个线圈，其中一个线圈对应着Q1导通进行半波整流输出，另一个线圈对应着Q2导通进行半波整流输出，可得到次级电流脉冲等效的平顶脉冲峰值为XXX)。
代入数值得到Icft=1.14A。
根据充电电压为28.1V，充电线圈为1圈，可得到充电电流脉冲等效的平顶脉冲峰值为Ichft=Vcharge/(Ncharge*0.4T)。
开关电源设计
开关电源设计摘要：随着20世纪末全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。
为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，它是一种较理想的稳压电源。
正因为如此，现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
本文对开关电源进行了设计。
关键词：开关电源；设计；主电路；控制电路引言开关电源是指通过控制开关晶体管开通和关断时间的比率，维持稳定输出电压的一种电源。
开关电源被人们誉为十分高效节能的电源，它代表稳压电源发展的方向，现已经是稳压电源主流产品。
开关电源的内部重要元器件均运行在高频开关的状态，本身消耗很低的能量，其电源的效率可以达到百分之八十到九十，是普通的线性稳压电源效率的将近两倍。
开关电源也被叫做无工频的变压器电源，它利用体积很小高频的变压器以实现电压的转变和电网隔离，不仅可以去掉十分笨重的工频变压器，而且可使用体积很小的滤波元件以及散热器，这就为研究和开发的高效率、高可靠性、高精度、体积小、重量轻的开关电源打下了坚实的基础。
一、开关电源的性质有以下几点：1.1宽电压工作范围开关电源适用的交流电源范围很宽，当输入的交流电压在85~265V 之间变化时，均可正常稳定地输出设备所需要的直流电压，输出电压的变化小于 2%。
因此，开关电源特别适用于电网电压不稳定、波动较大的地区。
1.2功率损耗小由于开关电源工作频率高，一般都在20kHz以上，因此滤波元件的数值大大减小，从而减小功耗，特别是开关管工作在开关状态，不需要加很大面积的散热片，目前空载功耗可以做到小于 0.3W，甚至更小，较小的功率消耗使机内温升较低，机内电子元器件可以长期稳定工作，因此采用开关电源，极大地提高了整机设备的稳定性和可靠性。
1.3 体积小且重量轻开关电源适配器使用的元器件虽多，但没有使用体积大、比较重的线性电源变压器，节省大量的漆包线和硅钢片，故实际体积和重量比低频线性电源适配器小得多，且轻得多。
开关电源RCD电路参数的选择与计算-11-2
Cd s
Q1
s
Ws =
图6
1 2 Ls I m = Wc + Wr + Wds 2 1 Wc ≈ C∆U c2 2
� 图6为RCD尖峰脉冲电压脉冲吸收保护电路工作原理图。（6）式为流过变压器初级线圈电流的 最大值 Im ；（7）式为变压器励磁线圈储存的能量 Wµ ，（9）为漏感Ls 储存的能量 Ws ， ，其中： Wc ，（8）式为变压器初级线圈的总电感 L
� 根据（9）式，如果忽视电阻R对电容器C充电时的分流作用，以及开关管由导通到完全关断期 间，漏极电流（逐步减小）对电容器C充电时的分流作用（即Cds 的分流作用 ），则（9）式可以 改写为：
1 Ws ≈ Wc ≈ C∆U c2 2
最大值和两端纹波电压的最大值：
——
Q1关断期间
（11）
� 把（6）式代入（11）式，并注意到，当占空比 D≤0.5时，i(0)=0，由此可求得电容C容量的
D
g d Id
U
uo D2
Uo
R
C
uc1
e1 L1
iL1 N1
L2 e2 C2 N2 iL2
uc2
RL
Io
Q1
s
图1
@2. 开关电源中的几个重要分布参数
Ls
U
Ls
T
es
Cs
�反激式开关电源中的
Lµ
is us
ic
i1
uc
Cs
Lµ N1
eµ
R
几个重要分布参数： 1、变压器初级线圈的
N2
RL
U Ld s
2012.11.10
1
开关电源电路设计
@
反激钳位电路设计方法RCD的计算
反激钳位电路设计方法RCD的计算反激钳位电路（Resonant Clamping Diode，简称RCD）是一种常用的开关电源电路，它能够提供稳定的输出电压。
RCD电路在设计时需要进行一系列的计算，包括波形计算、各元件参数的选取和计算、开关器件的选择等。
下面将详细介绍反激钳位电路设计的计算方法。
1.波形计算首先，需要确定输入电压的幅值和频率。
根据设计要求和使用环境的输入电源条件来选择输入电压的峰值。
频率一般选取在20kHz到100kHz 之间。
然后，计算输出电压的峰值和纹波电压。
输出电压的峰值应根据设计要求确定，并根据输出电流和负载阻抗选择合适的滤波电容进行计算。
纹波电压一般要小于输出电压的1%，通过计算电路中滤波电容和电感的数值来确定。
最后，根据输出电压波形的要求和开关频率计算开关器件所需的导通和关断时间。
导通时间和关断时间的确定需要考虑开关器件的性能和互感器的能量转移速率。
2.元件参数的选取和计算可以从以下几个方面考虑参数的选取和计算：（1）开关管的选取；选择开关管时需要根据电路工作电压和电流来确定，通常选择功率大于输出功率的开关器件。
还需要考虑开关频率、压降和导通损耗等因素来选择合适的开关器件。
（2）电感的选取；电感的选取需要根据要求的电感值和电路的工作频率来选择。
为了减小电流脉冲的峰值，还可以考虑使用磁性稳流电感。
（3）电容的选取；电容的选取需要根据输出电流纹波和输出电压纹波的要求来确定。
可以通过计算电容器的数值以及确定合适的滤波电容值。
（4）二极管的选取；二极管的选取主要考虑导通压降、反向恢复时间和二极管的动态特性。
一般选择反向恢复时间较短且导通压降较低的二极管。
3.开关器件的选择需要考虑的因素包括开关器件的导通损耗、关断损耗、温升和可靠性等。
还可以通过仿真软件进行模拟分析，评估开关器件的性能和工作状态。
总结：反激钳位电路设计的计算是电路设计的重要环节。
通过波形计算、元件参数的选取和计算以及开关器件的选择，可以设计出稳定的输出电压的反激钳位电路。
几种开关电源变压器设计计算方法
几种开关电源变压器设计计算方法开关电源变压器是一种电力转换装置，用于将交流电转换为需要的电压或电流。
它是开关电源的核心部分之一、在开关电源的设计中，变压器的设计计算非常重要。
下面介绍几种开关电源变压器设计计算方法。
1.变压器的变比设计计算方法：变压器的变比决定了输出电压的大小。
在开关电源设计中，根据需要的输出电压和输入电压，可以计算出变压器的变比。
变压器的变比计算公式如下：变比=输出电压/输入电压2.变压器的功率计算方法：变压器的功率决定了能够输出的最大功率。
在开关电源设计中，需要根据负载的功率要求和开关管的功率能力来计算变压器的功率。
变压器的功率计算公式如下：功率=输出电压×输出电流3.变压器的绕组计算方法：变压器的绕组计算主要是计算变压器的线圈的匝数和截面积。
在开关电源设计中，需要根据变压器的功率、频率和工作温度来计算绕组的截面积。
变压器的绕组计算公式如下：匝数=(磁通×动铁面积)/(磁压×磁路长度)4.变压器的损耗计算方法：变压器的损耗是指在工作过程中的能量损失。
在开关电源设计中，需要计算变压器的铜损和铁损。
变压器的铜损可以通过计算绕组的电阻和负载电流来获取。
变压器的铁损可以通过计算磁铁和磁路的磁滞损耗和涡流损耗来获得。
变压器的损耗计算公式如下：铜损=绕组电阻×负载电流^2铁损=磁滞损耗+涡流损耗5.变压器的有效值计算方法：变压器的有效值是指输入和输出电压的平均值。
在开关电源设计中，需要计算变压器的有效值来确定电压的稳定性。
变压器的有效值计算公式如下：有效值=峰值/根号2综上所述，开关电源变压器的设计计算方法主要包括变比计算、功率计算、绕组计算、损耗计算和有效值计算等方面。
通过合理的设计计算，可以确保开关电源变压器的性能和稳定性，进而提高开关电源的工作效率。
开关电源输入：共模电感，X电容，Y电容，差模电感理论计算
开关电源输入：共模电感，X电容，Y电容，差模电感理论计算引言在开关电源中，EMI滤波器对共模和差模传导噪声的抑制起着显著的作用。
在研究滤波器原理的基础上，探讨了一种对共模、差模信号进行独立分析，分别建模的方法，最后基于此提出了一种EMI滤波器的设计程序。
高频开关电源由于其在体积、重量、功率密度、效率等方面的诸多优点，已经被广泛地应用于工业、国防、家电产品等各个领域。
在开关电源应用于交流电网的场合，整流电路往往导致输入电流的断续，这除了大大降低输入功率因数外，还增加了大量高次谐波。
同时，开关电源中功率开关管的高速开关动作（从几十kHz到数MHz），形成了EMI（electromagnetic interference）骚扰源。
从已发表的开关电源论文可知，在开关电源中主要存在的干扰形式是传导干扰和近场辐射干扰，传导干扰还会注入电网，干扰接入电网的其他设备。
减少传导干扰的方法有很多，诸如合理铺设地线，采取星型铺地，避免环形地线，尽可能减少公共阻抗；设计合理的缓冲电路；减少电路杂散电容等。
除此之外，可以利用EMI滤波器衰减电网与开关电源对彼此的噪声干扰。
EMI骚扰通常难以精确描述，滤波器的设计通常是通过反复迭代，计算制作以求逐步逼近设计要求。
本文从EMI滤波原理入手，分别通过对其共模和差模噪声模型的分析，给出实际工作中设计滤波器的方法，并分步骤给出设计实例。
1、EMI滤波器设计原理在开关电源中，主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的dv/dt和di/dt，因而电磁发射EME(Electromagnetic Emission)通常是宽带的噪声信号，其频率范围从开关工作频率到几MHz。
所以，传导型电磁环境（EME）的测量，正如很多国际和国家标准所规定，频率范围在0.15～30MHz。
设计EMI滤波器，就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。
基于上述标准，通常情况下只要考虑将频率高于150kHz的EME衰减至合理范围内即可。
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开关电源设计计算公式包括电容开关管的选取
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CDQZ-5107 SEHOTTKY 计算方法
1、由于前面计算变压器可知：
Np=82T 3 ； Ns=13 T 3
2、在输入电压为264Vac 时，反射到次级电压为：
Vmax=264Vac*2=373 V DC
V SR =
P S N N * Vmax =82
13
*373=59.5 V DC 3、设次级感量引起的电压为：（VR ：初级漏感引起的电压）
V RR =
P S N N * V R =82
13
*90=14.5 V DC 4、计算肖特基的耐压值：
V PP = V SR + V RR + V o =59.5+14.5+12=86 V DC 5、计算出输出峰值电流：
V SPK =
D I O -12=474
.011
*2-=3.8A 6、由计算变压器可知： I rms =1.59A 。
故选择3A/100V 的肖特基满足设计要求。
（因3A 的有效值为3.9A ）
客户名称 1 客户编号 1 1 公司编号 1 样品单编号 1 日期 1 输入范围
1
输入电压电流
1
1
1
CDQZ-5107 MOSFET 计算方法
1、由于前面计算变压器可知：
Np=82T 3 Ns=13 T 3
2、输入电压最大值为264Vac ，故经过桥式整流后，得到：
Vmax=264Vac*2=373 V DC 3、次级反射到初级的电压为：
V PR =
S P N N * V O =13
82
*12=76 V DC 4、由前面计算变压器可知，取初级漏感引起的电压，V R =90 V DC ，故MOFET 要求耐压值为：
V DS = V m ax + V R + V PR =373+90+76=539 V DC 5、计算初级峰值电流：
I rms =
DF V I V in O P *** =6
.0*100*88.01
*82=0.227A
∴ I PK =
3D I rms =3
473.0227
.0=0.571A 6、故选择2A/600V 的MOSFET 满足设计要求，即选用仙童2N60C 。
客户名称 客户编号 公司编号 样品单编号 日期 输入范围
输入电压电流
CDQZ5107输入及输出电容估算方法
一、输入电解电容计划算方法：
1、因输出电压12V 输出电流1A 故输出功率： Pour=Vo*Io=12.0V*1A=12W
2、设变压器的转换效率为80%，则输出功率为12W 的电源其输入功率：
Pin=Pout/效率=
15%
8012=W
3、因输入最小电压为90V AC ，则直流输出电压为： Vin=90*2=127Vdc
故负载直流电流为：I=
Vin Pin =A Vac
W
1182.012715= 4、设计允许30V 峰一峰值的纹波电压，并且电容要维持电压的时间为半周期，即半周期
的线性频率的交流电压在约是8ms 则：C=uF V t I 6.3130
10*8*1182.0.3
==∆- 实际用选择用33uF
5、因最大输入电压为264Vac ，则直流输出电压为:
V1=264*2=373Vdc
实际选用耐压400Vdc 的电解电容,故选用47uF/400v 电解电容可以满足要求。
二、输出电解电容计算方法
1、设定工作频率为f=60KHZ 则
2、因为最小输入电压，90Vac,取反射电压为90Vac ，根据磁平衡原理，计算出最大占实比
（90*2-20）*D=90（1-D ） D-0．457 3、计.算出TOFF. TON
TOFF=（1-D ）*T=13us TON=16.7-13=3.7us
4、计算输出峰值电流: Ipk=
D IO -12 =A 68.3543
.01
*2= 5、根据反激式输出波形，来计算输出电容量：
由上形波形可知：Io 减少、Uo 也减小，即输出电解电容主要维持t1到t2时间段电压。
设输出纹波为120mV 则：
Vp-p=Ipk*
*min min p
Vp TOFF
Ipk C C TOFF -=⇒ Cmin=3.68*
uF mV
us
7.39812013=
6、纹波电流，一般取输出电流的25%，即Inppl=25%*4=1A 实际每个电解电容的纹波电流为0.25A ，故满足设计要求
7、实际值： ESR=
Ω==-=∆∆m A
mV
Iripple p Vp T V 48025.0120 因实际使用是三个680Uf/16V 电解电容并联，故三个电解电容并联等效电阻为： ESR1=
Ω=Ω
m m 2402
480 8、理论值ESR2：
根椐如下公式： ESR1=
Ω==--m C 163398
10*65min 10*656
6 故ESR1＜ESR2满足设计要求
客户名称 客户编号 公司编号 样品单编号 日期 输入范围
输入电压电流
Vo
t
I
t
Imax
Imin
Iout
TOFF
TON
t1t2
12V1A 变压器计算方法
1、输入电压85Vac ，经桥式整流后的电压：
2、取反射电压(含漏感电压)：
3、根据磁平衡原理计算出占空比D ：
4、次级变压器两端电压：
5、初次级匝比:
6、计算次级峰值电流：
7、计算出初级峰值电流：
8、计算出初级电感量取f=60KHz ： η
9、计算出初级匝数取: Δ
Δ
10、计算出次级匝数： 11、计算出在DCM 模式下的线径：
12、计算出在DCM 模式下次级线径：
Vr=90Vdcmax 100D=90(1-D) D=0.474
12+0.7+0.9=13.6Vdc
n=90
13.6=6.61
Ipms=Ippk* =0.55* =0.218A 取J=4 .5A/mm S=Irms J =0.218
4.5=0.0484mm S=3.14(D 2) d=0.248mm 故Dp=0.25mm
D 3
0.47432
2
2
Ispk=Ippk* =3.8* =1.59A 取J=12A/mm
S=Ispk J =1.59
12=0.1325mm S=3.14(D 2)
d=0.41mm 故取Ds=0.40mm
1-D 31-0.42432
2
2
85Vac* =120Vdc 2
120Vdc-20Vdc=100Vdc
Ispk=2Io
1-D =2*11-0.474=3.8A Ippk=3.8A
6.92=0.55A
1
2*Lp*Ippk*f=Po/1
2*Lp*0.55*60*10=12*1/0.88
Lp=1.50*10 (H)
2
23-3
B=0.29T Ae=33.4mm 2
Lp*Ippk= B*Ae*Np 1500*0.55=0.29*33.4*Np Np=85Ts 故82Ts
Ns=Np n =82
6.61=12.56Ts 取13Ts
13、计算辅助绕组匝数：
取 Vaux=16V
Vaux Vo =Na Ns 1612=Na 13
Na=17.3Ts 故取Na=18Ts
因为辅助绕组的电流很小，故取辅助绕组的线径d=0.15mm。