《开关电源用高频变压器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《开关电源用高频变压器设计（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、技术机密文件 开关电源变压器的设计电路相关技术参数计算公式及其推导 刃禾 第 1 页 共 9 页 一、正激式开关电源高频变压器： 一、正激式开关电源高频变压器： NoNo 待求参数项 详细公式 待求参数项 详细公式 1 副边电压 Vs Vs = Vp*Ns/Np 2 最大占空比onmax onmax = Vo/(Vs-0.5) 1、onmax 的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。 2、0.5 是考虑输出整流二极管压降的调整值，以下同。 3 临界输出电感 Lso Lso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*onmax2/(2*f*Po) 1、由能量守恒：(
2、1/T)*0tonVs*(Vs-Vo)*t/Lsodt = Po 2、Ton=on/f 4 实际工作占空比on 如果输出电感 LsLso：on=onmax 否则： on=2*f*Ls*Po /(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo) 1、由能量守恒：(1/T)*0tonVs*(Vs-Vo)*t/Lsdt = Po 2、Ton=on/f 5 导通时间 Ton Ton =on /f 6 最小副边电流 Ismin Ismin = Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*on2/(2*f*Ls)/(Vs-0.5)*on 1、由能量守恒：(1/T)*0tonVs*(Vs-Vo)*t/Ls+Ism
3、indt = Po 2、Ton=on/f 7 副边电流增量 Is Is = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls 8 副边电流峰值 Ismax Ismax = Ismin+Is 9 副边有效电流 Is Is = (Ismin2+ Ismin*Is+Is2/3)*on 1、Is=(1/T)*0ton(Ismin+Is*t/Ton)2dt 2、on= Ton/T 10 副边电流直流分量 Isdc Isdc = (Ismin+Is/2) *on 11 副边电流交流分量 Isac Isac = (Is2- Isdc2) 12 副边绕组需用线径 Ds Ds = 0.5*Is 电流密度取 5A/mm2
4、 13 原边励磁电流 Ic Ic = Vp*Ton / Lp 14 最小原边电流 Ipmin Ipmin = Ismin*Ns/Np 15 原边电流增量 Ip Ip = (Is* Ns/Np+Ic)/ 技术机密文件 开关电源变压器的设计电路相关技术参数计算公式及其推导 刃禾 第 2 页 共 9 页 16 原边电流峰值 Ipmax Ipmax = Ipmin+Ip 17 原边有效电流 Ip Ip = (Ipmin2+ Ipmin*Ip+Ip2/3)*on 1、Ip=(1/T)*0ton(Ipmin+Ip*t/Ton)2dt 2、on= Ton/T 18 原边电流直流分量 Ipdc Ipdc =
5、(Ipmin+Ip/2) *on 19 原边电流交流分量 Ipac Ipac = (Ip2- Ipdc2) 20 原边绕组需用线径 Dp Dp = 0.55*Ip 电流密度取 4.2A/mm2 21 最大励磁释放圈数 Np Np=*Np*(1-on) /on 22 磁感应强度增量 B B = Vp*on / (Np*f*Sc) 23 剩磁 Br Br = 0.1T 24 最大磁感应强度 Bm Bm = B+Br 25 标称磁芯材质损耗 PFe (100KHz 100 KW/m3) 磁芯材质 PC30：PFe = 600 磁芯材质 PC40：PFe = 450 26 选用磁芯的损耗系数 = 1.
6、08* PFe / (0.22.4*1001.2) 1.08 为调节系数 27 磁芯损耗 Pc Pc = *Vc*(B/2)2.4*f1.2 28 气隙导磁截面积 Sg 方形中心柱：Sg= (a+/2)*( b+/2)/(a*b)*Sc 圆形中心柱：Sg= *(d/2+/2)2/*(d/2)2 *Sc 29 有效磁芯气隙 =o*(Np2*Sc/Lp-Sc/AL) 1、根据磁路欧姆定律：H*l = I*Np 有空气隙时：Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np 又有：H = B/ Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得：B*lc/c +B*/o = Vp*Ton*Np /Lp 式中：lc 为
7、磁路长度，为空气隙长度，Np 为初级圈数，Lp 为初级电感量，B 为工作磁感应强度增量； o 为空气中的磁导率，其值为 410-7H/m； 2、B=Vp*Ton/Np*Sc 3、c 为磁芯的磁导率，c=e*o 4、e 为闭合磁路（无气隙）的有效磁导率，e 的推导过程如下： 由：Hc*lc=Ip*Np Hc=Bc/c=Bc/e*o Ip=Vp*Ton/Lpo 得到：Bc*lc/(e*o)=Np*Vp*Ton/Lpo 又根据：Bc=Vp*Ton/Np*Sc 代入上式化简 得：e = Lpo*lc/o*Np2*Sc 技术机密文件 开关电源变压器的设计电路相关技术参数计算公式及其推导 刃禾 第 3 页
8、 共 9 页 5、Lpo 为对应 Np 下闭合磁芯的电感量，其值为：Lpo = AL*Np2 6、将式步骤 5 代入 4，4 代入 3，3、2 代入 1 得：Lp =Np2*Sc/(Sc/AL +/o) 30 实际磁芯气隙 如果/lc0.005： = 如果/lc0.03： =o*Np2*Sc/Lp 否则 =*Sg/Sc 31 穿透直径 D D = 132.2/f 32 开关管反压 Uceo Uceo = 2 *Vinmax+2 *Vinmax*Np/ Np 33 输出整流管反压 Ud Ud = Vo+2 *Vinmax*Ns/Np 34 副边续流二极管反压 UdUd=2 *Vinmax*Ns/
9、Np 技术机密文件 开关电源变压器的设计电路相关技术参数计算公式及其推导 刃禾 第 4 页 共 9 页 二、双端开关电源高频变压器： 二、双端开关电源高频变压器： NoNo 待求参数项 详细公式 待求参数项 详细公式 1 副边电压 Vs 如果为半桥：Vs = Vp*Ns/(2*Np) 否则： Vs = Vp*Ns/Np 2 最大占空比onmax onmax = Vo/(Vs-0.5) 1、onmax 的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。 2、0.5 是考虑输出整流二极管压降的调整值，以下同。 3 临界输出电感 Lso Lso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-
10、Vo)*onmax2/(4*f*Po) 1、由能量守恒：(1/T)*01/2tonVs*(Vs-Vo)*t/Lsodt = 1/2Po 2、Ton=on/f 4 实际工作占空比on 如果输出电感 LsLso：on=onmax 否则 on=4*f*Ls*Po / (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo) 1、由能量守恒：(1/T)*01/2tonVs*(Vs-Vo)*t/Lsdt = 1/2Po 2、Ton=on/f 5 导通时间 Ton Ton =on /f 6 最小副边电流 Ismin Ismin =Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*on/(4*f*Ls)/(Vs-0.5)*o
11、n 1、由能量守恒：(1/T)*01/2tonVs*(Vs-Vo)*t/Ls+Ismindt = 1/2Po 2、Ton=on/f 7 副边电流增量 Is Is = (Vs-0.5-Vo)* Ton/(2*Ls) 8 副边电流峰值 Ismax Ismax = Ismin+Is 9 副边有效电流 Is Is = 1+(Vs-Vo-0.5)/(Vo+0.5)*(Ismin2+ Ismin*Is+Is2/3)*on 1、Is=(2/T)*01/2ton(Ismin+Is*t/(Ton/2)2dt + 01/2Toff(Ismin+Is*t/(Toff/2)2dt 2、当工作在断流模式时，上式中的 T
12、off 不能采用 T-Ton 计算，因磁能会在未达到 Toff 终了前释放完毕， 造成计算错误，这里的 Toff 应由磁通复位原则求得： Toff=(Vs-Vo-0.5)*Ton/(Vo+0.5) 3、on= Ton/T 10 副边电流直流分量 Isdc Isdc =1+(Vs-Vo-0.5)/(Vo+0.5)*(Ismin+Is/2)*on 1、Isdc = (Ismin+Is/2)*Ton/T +(Ismin+Is/2)*Toff/T 2、如前述：Toff=(Vs-Vo-0.5)*Ton/(Vo+0.5) 3、上述计算假设初级电感量足够大，从而忽略其对负载的影响。 11 副边电流交流分量
13、Isac Isac = (Is2- Isdc2) 12 副边绕组需用线径 Ds Ds = 0.5*Is 电流密度取 5A/mm2 技术机密文件 开关电源变压器的设计电路相关技术参数计算公式及其推导 刃禾 第 5 页 共 9 页 13 原边励磁电流 Ic 如果on 0.5： Ic = Vp*Ton/(2*Lp) 否则 Ic = Vp/(4*Lp*f) 1、 对于双端电路， 当on 0.5， 即每个管导通占空比小于 0.25 时， 磁通会每次在截止时间 Toff 内回到 0， 所以，励磁电流增量 Ic = (Vp/Lp)*(Ton/2) 2、on 0.5 时，ToffTon，磁通在截止时间 Tof
14、f 内不能回到 0，故每次 Ton 初始时励磁电流 Ic0，然 后上升至最大值，假设 Toff 时间内磁通的回降曲线与 Ton 时间内磁通的上升曲线一致，则： Ic =(Vp/Lp)*(T/4) = Vp/(4*Lp*f) 14 最小原边电流 Ipmin Ipmin = Ismin*Ns/Np 15 原边电流增量 Ip Ip = (Is* Ns/Np+Ic)/ 16 原边电流峰值 Ipmax Ipmax = Ipmin+Ip 17 原边有效电流 Ip Ip = (Ipmin2+ Ipmin*Ip+Ip2/3)*on 1、忽略初级电感量的影响（磁能很小或不在 Toff 时间内经初级回授） ，留过初级的电流为三角波或梯形波 （Ipmin 大于 0 时） ，故：Ip=(2/T)*01/2tonIpmin+Ip*t/(Ton/2)2dt 2、on= Ton/T 18 原边电流直流分量 Ipdc Ipdc = (Ipmin+Ip/2)*on 19 原边电流交流分量 Ipac Ipac = (Ip2- Ipdc2) 20 原边绕组需用线径 Dp Dp = 0.55*Ip 电流密度取 4.2
