反激变压器设计

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反激变压器设计实例

反激变压器设计实例

反激变压器设计实例设计一个反激变压器是一个非常复杂的工程,需要考虑许多因素,包括输入电压、输出电压、功率需求、电流负载、转换效率等。

在这里,我将给出一个反激变压器的设计实例,以帮助你更好地理解。

假设我们需要设计一个输入电压为220V,输出电压为12V的反激变压器,功率需求为60W。

首先,我们需要确定变压器的转换比。

转换比可以通过输出电压和输入电压的比值来确定。

在本例中,转换比为12V/220V,即0.0545接下来,我们需要确定主电压边(Primary Side)的匝数。

主电压边上的匝数决定了变压器的转化比。

然后,我们需要确定次电压边(Secondary Side)的匝数。

次电压边的匝数通过主电压边的匝数和转换比来计算。

在本例中,次电压边的匝数为1000*0.0545,约为54.5、为了简化设计,可以选择将次电压边的匝数设定为55接下来,我们需要根据功率需求来确定变压器的尺寸。

功率可以通过输入电压和电流来计算。

在本例中,输入电压为220V,功率为60W,那么电流为60W/220V,约为0.27A。

然后,我们可以根据电流负载来确定导线截面积。

在本例中,电流为0.27A,我们可以选择导线截面积为0.5mm²。

接下来,我们需要计算主电压边的绕线长度。

主电压边的绕线长度可以通过主电压边的匝数和导线的长度来计算。

在本例中,主电压边的匝数为1000,并且我们选择导线长度为2m,那么主电压边的绕线长度为1000*2m,约为2000m。

然后,我们需要计算次电压边的绕线长度。

次电压边的绕线长度可以通过次电压边的匝数和导线的长度来计算。

在本例中,次电压边的匝数为55,并且我们选择导线长度为2m,那么次电压边的绕线长度为55*2m,约为110m。

接下来,我们需要计算变压器的转换效率。

转换效率可以通过输出功率和输入功率来计算。

在本例中,输出功率为60W,输入功率可以通过输入电压和电流来计算,即220V*0.27A,约为59.4W。

30W反激变压器设计

30W反激变压器设计

30W反激变压器设计反激变压器(Flyback Transformer)是一种广泛应用于电源供应器中的变压器。

它的特点是可以实现高压变换、隔离和电源回馈控制,适用于各种电力供应器和逆变器应用。

在本篇文章中,将详细介绍30W反激变压器的设计原理和步骤。

首先,我们需要明确设计要求和规格。

根据需求,我们需要设计一个30W的反激变压器。

一般来说,该类型的变压器包括两个主要部分:主变压器和辅助电路。

主变压器用于输出电源的隔离和升降压,而辅助电路则用于控制开关管的导通和关断。

在设计过程中,我们需要考虑以下几个关键参数:1.输入电压和输出电压:根据应用需求,确定变压器的输入和输出电压范围。

2.输出功率:确定变压器的输出功率要求,以决定设计的变压器芯的尺寸和匝数。

3.开关频率:选择适当的开关频率,以确保变压器的效率和稳定性。

4.选择芯式和线圈材料:根据功率和频率要求,选择合适的芯式和线圈材料。

常用的芯式包括EE、EL、EP等。

5.线圈匝数计算:根据输入和输出电压的比例,计算主辅助线圈的匝数。

设计步骤如下:1.确定输入和输出电压:根据应用需求,选择合适的输入电压和输出电压。

2.计算变压比:计算输入和输出电压的比例,确定变压器的变压比。

3.计算输出电流:根据输出功率和输出电压,计算输出电流。

4.计算开关频率:选择适当的开关频率,一般在20kHz至100kHz之间。

5.选择芯式和线圈材料:根据功率和频率要求,选择合适的芯式和线圈材料。

6.计算线圈匝数:根据输入和输出电压的比例,计算主线圈和辅助线圈的匝数。

7.计算变压器的匝数比:根据主辅助线圈的匝数,计算变压器的匝数比。

8.计算变压器的电感:根据输入电压、开关频率和匝数,计算变压器的电感(L)。

9.计算开关管的导通时间:根据变压器的电感和输出电流,计算开关管的导通时间。

10.选择开关管:根据导通时间和输出电流,选择合适的开关管。

11.制作变压器线圈:根据计算得到的匝数和线径,制作主线圈和辅助线圈。

反激变压器设计过程

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;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:V N2max V =接插件端输出电压+线间损失0.1~0.5V +整流元器件Vf 0.4~0.6V※ 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;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 最大占空比设定一般设定为0.45~0.65;1.7 最大磁通密度设定Bmax设定为磁芯的产品目录上所记载的饱和磁通密度×0.8~0.9;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;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;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 o peak ×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 N1 TYP RMS ;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※省略以下的详细计算,可以将直流输入电流的1.6倍作为一※可以省略以下的详细计算,将直流输出电流的1.4倍作为二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;绕线电流密。

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)

反激变压器的设计

反激变压器的设计

反激变压器的设计————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:反激变压器的设计//========================================================反激变压器设计最简单的方法ﻫ我自己综合了一下众多高手的方法,自认为是比较简单的方法了!如下: ﻫ1,VDC min=VAC min * 1.2VDC max=VAC max* 1.42,输出功率Po=P1+P2+Pn......ﻫ上式中P1=(Vo1+Vf)*I1 、P2 =(Vo2+Vf)*I2上式中Vo为输出电压,Vf为整流管压降ﻫ3,输入功率Pin=(Po/η)*1.2(此处1.2为输入整流损耗) ﻫ4,输入平均电流:Iav = Pin/VDCminﻫ5,初级峰值电流:Ip = 2*Iav/Dmax6,初级电感量:Lp=Vdc min *Dmax/(Ip*fs) fs为开关频率ﻫ7,初级匝数:Np=VDC min *Dmax /(ΔB*Ae*fs) ﻫ上式中ΔB推荐取值0.2 Ae为磁芯横截面积,查规格资料可得!8,次级匝数:NS =(Vout+Vd)*(1-Dmax)*Np / Vin min*Dmax至此变压器参数基本完成!另就是线径,可根据具体情况调整!宗旨就是在既定的BOBINN上以合适的线径,绕线平整、饱满!///================================反激式变压器设计原理(FlybackTransformer Design Theory)第一节. 概述.反激式(Flyback)转换器又称单端反激式或"Buck-Boost"转换器.因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名.离线型反激式转换器原理图如图.一、反激式转换器的优点有:2.转换效率高,损失小.1. 电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求.ﻫ4. 输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实3. 变压器匝数比值较小. ﻫ现交流输入在85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求.二、反激式转换器的缺点有:1.输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下.2.转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大.3. 变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM/ DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂.ﻫ第二节. 工作原理ﻫ在图1所示隔离反驰式转换器(The isolatedflybackconverter)中, 变压器" T"有隔离与扼流之双重作用.因此" T "又称为Transformer- choke.电路的工作原理如下:ﻫ当开关晶体管Tr ton时,变压器初级Np有电流Ip,并将能量储存于其中(E = LpIp/ 2).由于Np与Ns极性相反,此时二极管D反向偏压而截止,无能量传送到负载.当开关Tr off 时,由楞次定律: (e=-N△Φ/△T)可知,变压器原边绕组将产生一反向电势,此时二极管D正向导通,负载有电流IL流通.反激式转换器之稳态波形如图2.ﻫ由图可知,导通时间ton的大小将决定Ip、Vce的幅值:Vce max = VIN/1-Dmax ﻫVIN:输入直流电压;Dmax: 最大工作周期Dmax = ton/ Tﻫ由此可知,想要得到低的集电极电压,必须保持低的Dmax,也就是Dmax<0.5,在实际应用中通常取Dmax= 0.4,以限制Vcemax≦ 2.2VIN.开关管Tron时的集电极工作电流Ie,也就是原边峰值电流Ip为: Ic = Ip =IL /n.因IL = Io,故当Io一定时,匝比n的大小即决定了Ic的大小,上式是按功率守恒原则,原副边安匝数相等NpIp= NsIs而导出. Ip亦可用下列方法表示:Ic=Ip= 2Po/ (η*VIN*Dmax)η: 转换器的效率公式导出如下:输出功率:Po= LIp2η/ 2T输入电压:VIN = Ldi /dt设di = Ip,且1/ dt = f /Dmax,则:VIN = LIpf/ Dmax或Lp= VIN*Dmax / Ipf则Po又可表示为: ﻫPo= ηVINf DmaxIp2/2f Ip= 1/2ηVINDmaxIp∴Ip=2Po/ηVINDmax上列公式中:ﻫVIN:最小直流输入电压(V)ﻫDmax:最大导通占空比ﻫLp: 变压器初级电感(mH)ﻫIp :变压器原边峰值电流(A)f:转换频率(KHZ)//========================================你看的书就会把你给绕进去...绕半天却找不到自己了。

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(共7页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--反激式变压器的设计反激式变压器的工作与正激式变压器不同。

正激式变压器两边的绕组是同时流过电流的,而反激式变压器先是通过一次绕组把能量存储在磁心材料中,一次侧关断后再把能量传到二次回路。

因此,典型的变压器阻抗折算和一次、二次绕组匝数比关系不能在这里直接使用。

这里的主要物理量是电压、时间、能量。

在进行设计时,在黑箱估计阶段,应先估计出电流的峰值。

磁心尺寸和磁心材料也要选好。

这时,为了变压器能可靠工作,就需要有气隙。

刚开始,在开关管导通时把一次绕组看作是一个电感器件,并满足式(24)。

(24)把 Lpri移到左边,用Ton=Dmax/f 代到上式中,用已知的电源工作参数,通过式(25)就可以算出一次最大电感——最大占空比(通常为50%或。

(25)这个电感值是在输入最小工作电压时,电源输出仍能达到额定输出电压所允许选择的最大电感值。

在开关管导通的每个周期中,存储在磁心的能量为:(26)要验证变压器最大连续输出的功率能否满足负载所需的最大功率,可以使用下式:(27)所有磁心工作在单象限的场合,都要加气隙。

气隙的长度(cm)可以用下式近似(CGS制(美国)):(28a)式中Ac——有效磁心面积,单位为;Bmax——最大磁通密度,单位为G(Wb/cm )。

在MKS系统(欧洲)中气隙的长度(m)为(28b)式中Ac——有效磁心面积,单位为;Bmax——最大磁通密度,单位为T(Wb/m )。

这只是估算的气隙长度,设计者应该选择具有最接近气隙长度的标准磁心型号。

磁心制造厂商为气隙长度提供了一个A L的参数。

这参数是电感磁心绕上1000匝后的数据(美国)。

根据设计好的电感值,绕线的匝数可以用式(29)计算确定。

(29)式中 Lpri——一次电感量,单位为mH。

如果有些特殊的带有气隙的磁心材料没有提供A L。

反激式开关电源变压器设计

反激式开关电源变压器设计
反激式开关电源变压器设计
学习培训教材
汇报时间:12月20日
Annual Work Summary Report
一、变压器的设计步骤和计算公式: 1.1 变压器的技术要求: 输入电压范围; 输出电压和电流值; 输出电压精度; 效率η; 磁芯型号; 工作频率f; 最大导通占空比Dmax; 最大工作磁通密度Bmax; 其它要求。 1.2 估算输入功率,输出电压,输入电流和峰值电流: 1)估算总的输出功率:Po=V01xI01+V02xI02…… 2)估算输入功率:Pin= Po/η 3)计算最小和最大输入电流电压 Vin(MIN)=ACMINx1.414(DCV) Vin(MAX)=ACMAXx1.414(DCV)
4)计算最小和最大输入电流电流 Iin(MIN)=PINxVIN (MAX) Iin(MAX)=PINxVIN (MIN) 5)估算峰值电流: K POUT IPK = VIN (MIN) 其中:K=1.4(Buck 、推挽和全桥电路) K=2.8(半桥和正激电路) K=5.5(Boost,Buck- Boost 和反激电路)
1.3 确定磁芯尺寸 确定磁芯尺寸有两种形式,第一种按制造厂提供的图表,按各种磁芯可传递的能量来选择磁芯,例如下表: 表一 输出功率与大致的磁芯尺寸的关系 输出功率/W MPP环形 E-E、E-L等磁芯 磁芯直径/(in/mm) (每边)/(in/mm) <5 0.65(16) 0.5(11) <25 0.80(20) 1.1(30) <50 1.1(30) 1.4(35) <100 1.5(38) 1.8(47) <250 2.0(51) 2.4(60)
2.2 估算输入功率、输入电压、输入电流和峰值电流 1)输出功率:Po=5V*1A+2*12V*1A+24V*1.5A=65W 2) 输入功率:Pin=Po/η=65W/0.8=81.25W 3) 最低输入电压:Vin(min)=AC90V*1.414=DC127V 4) 最高输入电压:Vin(max)=AC240V*1.414=DC340V 5) 最大平均输入电流: Iin(max)=Pin/Vin(min)=81.25WDC127V=DC0.64A 6) 最小平均输入电流: Iin(min)=Pin/Vin(max)=81.25WDC340V=DC0.24A 7) 峰值电流:Ipk=5.5Po/Vin(min)=5.5*65W/127V=2.81A 2.3 确定磁芯型号尺寸 按照表1,65W可选用每边约35mm的EE35/35/10材料为PC30磁芯 磁芯Ae=100mm2, Acw=188mm2, W=40.6g 2.4 计算一次电感最小值Lpri Vin(min).Dmax 127*0.5 Lpri= = = 452*10-6H=452uH Ipk.f 2.81*50*103 此处选Dmax=0.5

反激变压器的设计

反激变压器的设计

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)=55~85V VDS:开关管的额定耐压,600V Vin:在 265V 输入时,375V Vleg: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*D Toff=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。
反激变压器的设计
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。 9、 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:

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。

反激变压器设计详解

反激变压器设计详解

注意事项
• 选择合适的磁芯材料和绕组结构 • 遵循设计规范和行业标准
CREATE TOGETHER
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反激变压器的分类与特点
反激变压器的分类
• 单端反激变压器:输入输出共用一个绕组 • 双端反激变压器:输入输出各有独立的绕组
反激变压器的特点
• 结构简单,易于集成 • 效率高,损耗较低 • 输出电压稳定,易于调节
反激变压器的主要应用场景
开关电源
• 直流电源转换为稳定直流 • 适用于电子设备、通信设备等
绕组损耗计算
• 根据绕组电阻、绕组电感和工作频率计算绕组损耗 • 考虑绕组绝缘材料和温度影响
反激变压器的效率计算与优化
效率计算
• 根据输入功率、输出功率和损耗计算效率 • 考虑效率计算精度和温度影响
优化方法
• 优化磁芯材料和绕组结构降低损耗 • 提高开关频率和输出电压提高效率
影响反激变压器效率的因素与改进措施
输出电压调整
• 通过改变开关频率或调整输出整流器实现输出电压调整 • 考虑输出电压稳定性和调节精度
输出电流调整
• 通过改变输出滤波器或调整负载实现输出电流调整 • 考虑输出电流稳定性和调节精度
03
反激变压器的损耗与效率计算
磁芯损耗与绕组损耗的计算方法
磁芯损耗计算
• 根据磁通密度、磁芯材料和工作频率计算磁芯损耗 • 考虑磁芯损耗系数和温度影响
• 根据输入电压、输出电压和开关频率计算磁通密度 • 考虑磁芯体积和磁通密度利用率
绕组的结构与匝数设计
绕组结构
• 选择合适的绕组形式,如单层绕组、双层绕组等 • 考虑绕组间距、绕组绝缘和绕组屏蔽

反激变压器设计过程

反激变压器设计过程

反激变压器设计过程反激变压器设计是电力电子领域中重要的设计工作之一,其主要应用于电源供电系统中的低功率电子设备。

反激变压器通过将输入电能进行储能,然后经过开关管的开关转换,输出所需电能,以达到升、降压的目的,同时实现电能的传输和转换。

第一步:确定设计参数:在设计反激变压器之前,首先需要明确设计要求和参数。

包括输入电压、输出电压、输出功率、工作频率等。

这些参数决定了反激变压器的尺寸、绕组参数和开关器件的选择。

第二步:计算变压器参数:根据设计要求和参数,计算出所需的变压器参数。

包括输入输出电压比、绕组匝数、绕组电流、铁芯面积等。

这些参数可以通过经验公式和设计手册进行计算,也可以通过电磁场仿真软件进行计算。

第三步:选择合适的铁芯材料:根据计算得到的铁芯面积和设计要求,选择合适的铁芯材料。

铁芯材料的选择需要考虑材料的磁导率、饱和磁感应强度、损耗等参数。

常用的铁芯材料有软磁合金、铁氧体等。

第四步:设计绕组参数:根据计算得到的绕组匝数和绕组电流,设计绕组的结构和参数。

包括导线截面积、绕组层数、绕组间隔、绕组材料等。

绕组的设计需要考虑到绝缘和散热等问题,确保绕组的安全和性能。

第五步:选择合适的开关管:根据设计要求,选择合适的开关管。

开关管的选择需要考虑到工作电压和电流、开关速度、导通压降、损耗等参数。

常用的开关管有IGBT、MOSFET等。

第六步:设计反激变压器的控制电路:设计反激变压器的控制电路,包括开关管的驱动电路和保护电路。

开关管的驱动电路需要保证开关管能够正确地切换和控制,保护电路需要保证开关管和变压器的安全和稳定工作。

第七步:进行电磁兼容性设计:在设计反激变压器时,需要考虑电磁兼容性问题。

包括电磁辐射和电磁干扰等问题。

通过合理的布局、绕组屏蔽和滤波设计,可以降低电磁辐射和电磁干扰。

第八步:进行样机制作和测试:根据设计结果制作样机,并进行测试。

通过测试得到的结果,可以对设计进行修正和优化,以进一步提高反激变压器的性能和可靠性。

反激变压器原理与设计

反激变压器原理与设计

反激变压器原理与设计
在工作原理上,反激变压器首先通过一个开关管(一般为MOSFET或IGBT)将输入电源与主电感连接。

当开关管导通时,输入电流经过主电感,这时主电感累积了电能。

当开关管关断时,主电感的电流突然减小,这导致主电感上出现一个
反向电压。

由于保持电压不变的原理,主电感上的反向电压将使得次电感
端口上的电压急剧升高。

接着,依靠这个急剧升高的电压,就可以将储存在次电感中的电能释
放出来,驱动负载电路。

通过控制开关管的导通与关断,可以调整反激变
压器的输出电压与电流。

在反激变压器的设计中,需要考虑以下几个方面:
1.输入输出电压与电流的选择:通过仔细设计反激变压器的电感与绕组,可以实现所需的输入输出电压与电流。

2.能量传输效率:提高反激变压器的能量传输效率可以减少能量损耗
与热量产生,同时也能够提升整个电子设备的性能。

3.开关管的选择:开关管的导通与关断速度对反激变压器的工作效果
有很大的影响。

因此,选择合适的开关管可以提高反激变压器的性能与可
靠性。

4.保护措施:由于反激变压器通常工作于高频交流输入信号下,因此
需要采取一系列保护措施,以确保其安全可靠地工作。

总结起来,反激变压器是一种通过储能与释能方式实现电能转换的特
殊变压器。

在设计反激变压器时,需要考虑输入输出电压与电流的选择、
能量传输效率、开关管的选择以及保护措施等因素。

这些设计原理与策略能够确保反激变压器在电子设备中正常高效地工作。

反激式开关电源变压器的设计

反激式开关电源变压器的设计

反激式开关电源变压器的设计反激式开关电源变压器是一种常见的变压器类型,广泛应用于电子设备和通信设备中。

它具有体积小、效率高以及输出电压稳定等优点。

本文将分别从设计原理、工作方式和设计步骤等方面对反激式开关电源变压器的设计进行详细介绍。

一、设计原理二、工作方式反激式开关电源变压器的工作方式可以分为两个阶段:储能和传输。

在储能阶段,开关管打开,电流通过变压器一侧的绕组进行储能;在传输阶段,开关管关闭,储存的能量被转移到变压器另一侧的绕组上,最后输出所需的电压。

三、设计步骤1.确定输入电压和输出电压的需求。

根据实际应用需求确定输入电压和输出电压的范围。

2.计算变压器的变比。

根据输入电压和输出电压的比例计算变压器的变比N。

3.计算变压器的功率。

根据输出电压和输出电流计算变压器的功率,确保变压器能够承受所需的功率。

4.确定变压器的工作频率。

根据实际应用需求选择合适的工作频率,通常在20kHz到200kHz之间。

5.计算变压器的参数。

根据变压器的变比、工作频率和功率计算变压器的参数,包括绕组的匝数、铁芯的尺寸等。

6.选择合适的磁性材料。

根据变压器的参数选择适合的磁性材料,常用的材料有软磁合金和磁性氧化铁等。

7.进行原型设计和测试。

根据上述设计参数制作变压器的原型,并进行测试以验证设计结果的准确性。

8.进行参数调整和优化。

根据原型测试结果进行参数调整和优化,以实现更好的性能和效果。

9.进行批量生产。

当设计满足要求时,可以进行批量生产并进行产品验证和测试。

总结:。

反激式开关电源变压器设计

反激式开关电源变压器设计

反激式开关电源变压器设计一、设计原理反激式开关电源变压器基于开关电源的工作原理,利用开关元件(开关管或者MOS管)、变压器、滤波电容和反激电容等组成。

其基本原理为:输入交流电经过整流滤波得到直流电压,然后由开关元件进行开关控制,将直流电压通过变压器变换为所需的输出直流电压,最后通过滤波电容输出稳定的直流电压。

二、关键技术1.变压器设计:反激式开关电源变压器的设计是整个电源设计中最为关键的部分。

在设计变压器时,要考虑输出功率、输入电压范围、输出电压等参数。

通常采用环型铁芯、锥形铁芯或者斜式铁芯,以减小漏电感和磁性损耗,提高效率。

同时,在设计过程中还要考虑绕组的匝数、电流和绝缘等级等方面的因素。

2.开关元件选择:开关元件是实现能量转换和控制的关键部分。

常用的开关元件有开关管、MOS管等。

选择合适的开关元件需要综合考虑电源输出功率、开关频率、开关速度、导通压降以及温升等因素。

3.控制电路设计:控制电路主要负责控制开关元件的导通和关断。

常见的控制电路有单片机控制和集成电路控制两种。

单片机控制的优点是灵活性高、可编程性强,但需要额外增加单片机等硬件,造成成本增加;集成电路控制则更简单,但灵活性较差。

三、注意事项1.确保变压器设计合理:变压器设计要保证核心材料的选取合理,应该选择磁性能好、耐高温的材料。

此外,变压器的绕组要均匀绝缘,并合理设计匝数,以减小漏电感和损耗。

2.开关元件的选择要合适:开关元件选择要根据实际工作条件来确定,如输出功率、输入电压范围、输入电流等。

3.控制电路设计要稳定可靠:控制电路要设计稳定可靠,能够保证开关元件的正常工作。

如果选用单片机控制,还需考虑保护电路的设计,以避免过电流和过压等问题。

4.散热设计要合理:反激式开关电源在工作过程中会产生较多的热量,因此散热设计要合理。

可以采用散热片、散热风扇等降低温度。

总结:反激式开关电源变压器的设计涉及变压器设计、开关元件选择和控制电路设计等多个方面。

SMPS-反激变压器设计

SMPS-反激变压器设计

开关电源设计——反激变压器设计Flock fai liu2012-02-23学习除了努力,还需要方法!一、电流纹波率在设计之前,先引入SMPS最基本也是影响最广的一个设计参数——电流纹波率(K RP)。

它的设定非常重要,一旦设定好了它,几乎所有参数都已确定。

它会影响功率器件(开关管、输出整流二极管),输出滤波电容的电流应力和损耗,变压器几何尺寸。

所以不了解它,就无法开展变压器的设计。

电流纹波率定义初级纹波电流(△I)与电流有效值(I P)的比值。

即:K RP=△II P ; △I=V DCmin∗T ONL p; I p=I O∗1n1−D MaxK RP的有效范围为0—2,CCM<1,DCM=1,BCM=2 (电感电流的三种工作模式,自参阅书籍),若将它设为0,△I必为0,根据电感方程V=L*△I△t表明此时电感量为无穷大,所以实际中不可能。

从铜损跟铁损的折中考虑、变压器的几何尺寸以及EMI等综合折中;根据输出功率或特性的不同,将K RP设定在0.4—1之间进行调整,低压大电流和大功率输出选择偏低;高压小电流和小功率输出选择偏大。

当V INmin增加时,K RP相对应偏大。

当然任何情况下如果将K RP设定偏小,允许选择更大的磁蕊,效果是非常好的。

但从商业角度来说,控制成本,体积等原因,大多情况下只是空谈吧了。

不过认识这一点是很有帮助的。

当然有时也会有,这时可相对应偏小。

我们必须要深刻了解K RP的设定给设计结果带来的影响。

设置过小,会增大变压器尺寸以及高频铜损问题,当然会减小峰值电流、功率器件、电容的损耗。

CCM模式会使输出整流二极管发热增加。

然而设置过大自然与上述相反了,它还会影响EMI。

然而我们从低压时设计的CCM并不意味着它会一直工作在CCM模式。

它会随着电压的升高或负载的减小,使K RP=1后进入DCM模式,此时在输出整流二极管反向恢复之前电感电流刚好为0,给DIODE提供一个很好的工作条件,但此时再次提醒,K RP越大的缺点。

反激式变压器设计

反激式变压器设计

变压器电路形式 单端反激式;工作频率f 100KHZ (工作周期T=10us ); 最高输入电压max ,in U 60V ;最低输入电压min ,in U 40V ;开关管最大导通时间max ,on T 4.5us ;开关管导通时压降 1V ;整流二极管正向电压降 0.4V ;输出电压o U 15V ;输出电流o I 3A ;最高工作环境温度 +45℃;最高允许温升 不大于60K ;计算步骤如下:1、 变压器初、次级电压计算① 计算初级电压取线路压降和变压器初级绕组铜阻压降为输入电压的2%,则初级电压为:;V U P 8.571%)21(60max ,1=--⨯=;V U P 2.381%)21(40min ,1=--⨯=② 计算次级电压;V U P 7.154.0%)21(152=++⨯= 2、 计算变压器工作比① 最大工作比%45%100105.4max ,max =⨯==∂T T on ② 电压变化系数 51.12.388.57min ,1max ,1===P P V U U K ③ 最小工作比 %35%10045.051.1)45.01(45.0)1(max max max min =⨯+⨯-=∂+∂-∂=∂V K3、 计算匝数比0.27.152.3845.0145.0max 1max 2min ,1=⨯-=∙∂-∂=P P U U n 4、 计算初级电感① 临界电感 uH P T U L P 4.311037.1521045.02.3810262260max 2min ,12min =⨯⨯⨯⨯⨯=⨯∂=-- ② 取电感uH L P 351=5、 计算初级峰值电流A T U T P I on P P 48.55.42.381037.1522max ,min ,101=⨯⨯⨯⨯== 6、 各绕组有效电流① 初级绕组有效电流A I I P 13.2345.048.53max 11=⨯=∂= ② 次级绕组有效电流A nI I 26.413.2212=⨯==7、 确定磁芯尺寸计算面积乘积取mT B 250=∆,2/5mm A J = (2/53mm A J -=),选用PC40磁芯4204.0525.048.5103550050026121=⨯⨯⨯⨯=∆=-BJ I L A P P P 按Ap 选择磁芯,查表取EE25X25X7,并查得有关参数为:4466.0cm Ap =,mm le 0.58=,28.51mm Ae =,33000mm Ve =,290.0cm S M = W K R T /40=∆8、 计算空气气隙长度cm B Ae I L P P 041.025.0108.5148.5103514.34.04.0lg 22262121=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆=--π 9、 绕组匝数计算① 初级绕组匝数匝151048.514.34.0041.025.0104.0lg 4411=⨯⨯⨯⨯=⨯∆=P I B N π② 次级绕组匝数53.745.045.012.387.1515max max 1min ,1212=-⨯⨯=∂∂-∙∙=P P U U N N 匝 故取匝82=N修正匝16221==N N10、确定导线规格 mm J I d 738.0513.213.113.111=⨯== mm J I d 04.1526.413.113.122=⨯== 当时:KHZ f 100=mm f 2089.01.66==∆当导线直径大于2倍穿透深度时,应尽可能采用多股线。

第9章_反激式变压器的设计

第9章_反激式变压器的设计

选择最小的变压器尺寸
变压器的尺寸为: AP=Ae×Ac=(Pt×106)/ (2×η×f×Bmax×d×Km×Kc) 这里的, Pt:输入及输出功率的平均值,W; Bmax:Bmax=Bsat/2; d:d=4~5A/mm2; Km:窗口的铜填充系数,0.4; Kc:铁氧体的磁心系数,1。 小功率Ae的估算经验公式在第五章有说明。
变压器的原理图
变压器制作工艺
变压器其他参数设定






1、选用新康达EF20磁芯;选用鑫雄辉EF20的10脚(脚间距为 3.75±0.3mm,两排之间的跨距为 15.5±0.5mm)卧式标准 骨架(长*宽*高为:22*22*18.5mm); 初级的电感量(1-4脚)为1.3mH;漏感LK≤30uH; 高压测试时, AC 3500V,60 秒状态下, N1/N3 与 N2/N5 之间 的电流小于5mA(“ / ”表示测试时相互短接); 绕 组 之 间 的 绝 缘 电 阻 ≥ 1 0 0 MΩ;N1/N3 与 N4 之 间 耐 压 ≥AC500V;变压器的底部要用绝缘胶布缠绕,防止漏电; 按顺序绕制,先绕 N1(40TS),再绕 N2/N5(6TS)(注意 这里的 N2 和 N5 是同时并绕的),再绕 N3(40TS),最后绕 N4(10TS); 侧面贴标签,并标注生产日期;随样品提供确认书及测试报告;

计算变压器的次级匝数

其次级匝数为: Ns=(Np*(Vout+Vd)×(1Dmax))/(Vinmin×Dmax)
计算变压器的线径


变压器的线径计算是有规定的,特别是 反激式电源变压器更应该注意?
自然冷却时d=1.5~4A/mm2,强迫冷 风时3~5A/mm2。 在不同的频率下选取d也是不同的,在 200KHz以下时,一般为4~5A/mm2, 在200KHz以上时,一般为 2~3A/mm2。

实用反激变压器的设计

实用反激变压器的设计

第3章主电路参数的计算3.1 反激变压器的设计反激变压器是反激变换器中的重要部件,它的好处将在很大程度上决定开关电源质量的高低,反激变压器兼有储能,平滑滤波,能量传递,减少纹波系数,抑制尖峰电流和电压,限流隔离等作用,可与电路电容构成谐振产生交流电压,电流,因此设计反激变压器十分重要。

其设计要求有:(1)一、二次绕组电压的变比应满足要求值.当输入电压降至规范允许的最低电压时,输出电压仍能满足规定的额定值.(2)当输入电压及占空比最大时,变压器磁芯不允许出现饱和.(3)当输出功率最大时,变压器温升应在规范要求之内.(4)应满足一、二次侧铜耗相等、铜损耗与铁损耗相等的原则,以使总损耗最低,获得较高效率。

[]133.1.1 变压器磁芯的选择反激式变换器一般功率比较小,通常采用铁氧体磁芯作为变压器的磁芯,本次设计选PC40材料,在100C o下,剩余磁密Br =0.055T,饱和磁密BS=0.39T。

其功率容量AP为:AP=Ae Aw=USm4TKJfB10P⨯⨯⨯⨯(3-1)式中:PT--变压器的视在功率,W;Ae--磁芯有效截面积, mm2;AW--磁芯窗口面积,mm2;Ku --窗口的铜填充系数,取Ku=0.4;Bm--变压器磁芯工作磁感应强度, T;为避免磁饱和,应留一定裕量,取Bm =0.6(BS-Br) =0.23T;J--电流密度,A/cm2;fS--开关频率,Hz;经计算有:P T =7085.070+=152.35W 代入式(3-1)得4.0450*******.01035.152AP 34⨯⨯⨯⨯⨯==0.3066cm 4 根据所得AP 值,并留有一定余量,所选磁芯型号为EE2329S ,其AP=0.4368cm 4磁芯有效面积为A e =35.8mm 2,窗口面积为A W =122mm 2。

3.1.2 反激变压器参数的计算1.原边绕组电流峰值设反激变压器在最小输入电压及额定负载的情况下工作在临界连续模式,可知其他情况,变压器均工作在断续模式,最大占空比为D max ,设为D max =0.43,由于原边平均电流I P =I In ,则有: In(min)ON In ppk max ηV P I T Ti D 21== (3-2) 由式(3-2)得:原边电流峰值:I ppk =2640.850.43702ηV D 2P In(min)max ON ⨯⨯⨯==1.451A 2.原边电感量由于变压器工作在临界模式,则有: T D i L V max ppk P In(min)= (3-3)由式(3-3)得:L P =ppk maxIn(min)fI D V =451.11018043.02643⨯⨯⨯=434.6uH 。

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输入最低AC电压
AD输入电压min 90单位v 1.414输入最低DC电压
DC min 107.26 输入最高AC电压
AC输入电压max 264单位V 1.414输入最高DC电压
DC max 353.296输出DC电压
输出电压VO 20单位V 输出DC电流Iomax
输出电流IO 3.25单位A 输出功率
输出功率PO 65单位W Vf二极管压降
二极管压降VF 0.6单位V Vs
Vs 20.6计算反射电压VR
反射电压VR 72.1IC工作电压
VCC电压12单位V 效率
效率n 0.83K设计系数
设计系数0.88F工作频率
工作频率Fs 80单位KHZ TS
周期T 0.000013Dmax
Dmax 0.4Bs
Bs 390单位mT Br
Br 60单位mT Bm
Bm 330单位mT △B
△B 0.198单位T PT传输功率
传递功率Pt 143.313253单位W J电流密度
电流密度J 400单位A/C㎡Ku绕组系数
绕组系数Ku 0.2Ap=Aw*Ae
AP 0.565472116单位C㎡×C㎡Ae
磁芯截面积AE 118单位m ㎡Aw
磁芯窗口面积AW 84单位m ㎡Ap
0.9912单位C㎡×C㎡估算临界电流Iob
输出临界电流IOB 2.6取值0.8求变压器匝比n
5.2067961170.6666667变压器匝比
变压器匝比N 3.471197411取整数 3.5验证Dmax
0.401984835Dmin
0.169489135Ipk 求CCM/DCM临电流△Isb
8.695431661计算次级电感Ls 17.70917316单位uH
Vs=VO+VF 反激变压器设计软件范围(300—5范围0.2—0范围0.65—0宽电压输入85—264时VR为70—11取大数降低原边电感L 验证最小磁通密度验证最大磁通密度
初级电感LP 216.9373712单位uH
9.78236062
单位2.79496018单位NP
22.52727683确定NP 25.9515247.8744
NP 25OR 28
NP
28单位TS NP 22.95411745NS
8单位TS NS 8
NVCC
5.048543689计算磁芯气隙lg
0.535615746单位mm 计算初级线径Awp
0.182531356J取计算次级线径Aws 0.8125J取3A/m㎡OR5A/m㎡计可绕性及趋肤效应,采用多线并绕,单线不应大于直径不应大于0.4,0.4的线径其面积
此电感量为临界电感,若需电路工作于CCM可增大此电感
可适当调小此电感量
求CCM临界时副边峰值电流△isp 初级电感L 因计算结果为分数匝,考虑兼顾原,副边绕组取整数,使变压器一,二次绕组有相同的安
考虑在设定匝比时取大数已有铜损增加为平衡Pfe铁损和PCU铜损在此取小数
求CCM临界时原边峰值电流△Ipp
3A/m㎡OR5A/m㎡
20
20
0.183514
AP 0.99120.182699
0.253728
2.73797
0.195875Mh VO+VF
AP=AW*AE=(PT*10000)/(2*△B*Fs*J*Ku)
AP=AW*AE IOB=IO*0.8
PT=PO/n+PO
00—500)
.2—0.5
65—0.850—110V VR=Dcmin*Dmax/(1-Dmax)
△BMax验证
Bm=Bs-Br
数降低铁损,但铜损会增加
电感LP △Isb=2*Iob/(1-Dmax)
Ls=Vs*(1-Dmax)*Ts/△Isb
△B=Bm*0.6
N=DCmin/Vs*[Dmax/(1-Dmax)]Dmax=N*Vs/(DCmin+N*Vs)
370.9195Uh
[(Vmin*Dmax)*(Vmin*Dmax A
DCM模式KRF=1CCM模式KRF<1A 纹波系数跟变压器的大小和MOS的RMS
尽管可以减小KRF来降低MOS的导通损
反激模式,通用输入模式设定KRF=0.
单位TS
这里取4
这里取4其面积为0.126m㎡
此电感量,若需电路工作于DCM则
感量
电感LM 同的安匝值故调整
取小数2*Pin*F*Krf LM=lg=NP*NP*4*3.14*Ae/10000000/Lp
Lp=N*N*Ls △isp=Iomax/(1-Dmax)+△Isb/2△Ipp=△isp/N
NP=Lp*△Ipp/(△B*Ae)
和MOS的RMS 值紧密相连。

OS的导通损耗,太小的KRF会迫使变压器尺寸增加。

对于CCM 设定KRF=0.25~0.5,固定输入设定KRF=0.4~0.8是比较合理。

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