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1、 开关电源变压器设计 （草稿）开关变压器是将DC电压通过自激励震荡或者IC它激励间歇震荡形成高频方波通过变压器耦合到次级,整流后达到各种所需DC电压变压器在电路中电磁感应的耦合作用达到初次级绝缘隔离输出实现各种高频电压目的减小变压器体积降低成本使设备小形化节约能源提高稳压精度 N工频变压器与高频变压器的比较 工频 高频E4.4f N Ae Bm f=50HZ E4.0f N Ae Bm f=50KHZ N Ae Bm效率 =60-80 % (P2P2+Pm+ PC) 90% (P2P2+Pm) 功率因素 Cos=0.6-0.7 (系统100W供电142W) Cos0.90 (系统100W供电1
2、11W)稳压精度 U%=1% (U20-U2U20*100) U0.2%适配.控制性能 差 好体积.重量 大 小EMI濾波電路整流濾波隔離變壓器整流濾波電路PWM控制電路間隙震蕩功率因素改善保護電路IC光電耦合電路取樣放大AC AC DC DC SPS開關電源方框圖分立元件IC（典形電路）开关变压器主要工作方式一.隔离方式: 有隔离; 非隔离 (TV&TVM11)二.激励方式: 自激励; 它激励 (F+ & IC)三.反馈方式: 自反馈; 它反馈 (F- & IC)四.控制方式: PWM: PFM (T & TON)五.常用电路形式: FLYBACK & FORWARD非隔离:P-S共用地俗稱
3、熱底板有隔离:P-S不共用地一.隔离方式: S2S1P=300V220V*2-VDF取樣分立元件震蕩P=300VS1=120VS1=110VS2=57VF激勵S3=16V分立元件 自激勵用變壓器F+自激勵震蕩它激勵用集成IC它激勵間歇震蕩二.激励方式: S1=85VS1=120VS1=120VS2=12VS1=40VP=40VP=300VS3= 12VF+=5VVS2=5V控制電路 Vo Vi 单端反激励 (Flyback)控制電路 Vo Vi Tr 单端正激励 (Forward) -Tr +Tr:Ton IRL IRL开关变压器主要设计参数静态测试参数: RDC. L. LK. LDC. T
4、R. IR. HI-POT. IVO-P. Cp. Z. Q.动态测试参数: Vi. Io. Vo. Ta. U. F Dmax. 材料选择参数 CORE: P. Pc. ui. AL. Ae. Bs. WIRE: . Imax. HI-POT. BOBBIN: UL94 V-O.( PBT. PHENOLIC. NYLON). TAPE: . h. HI-POT. 制程设置要求PN(SOL.SPC).PN/PN.PN-PN. SN(SOL.SPC).n. Mtape:&w TAPE:&w. V. 三.反馈方式: 它反饋用集成IC接受輸出光電耦合信號調整Ton,達到輸出穩定自反饋用變壓器F-同
5、步于主輸出調整理Ton,達到輸出穩定; 它 ICS1=120VS2=5VS1=85VS3= +20VS4= +12VP=300VP=300V220V*2-VDF+=5VS2=26VS3=16VF-= 12VS1=120V激勵取樣分立元件F=8V四.控制方式: PWM: PFMTon恒定T可變Ton可變T恒定脉冲宽度调制 脉冲频率调制五.常用电路形式: 单端反激励FLYBACK 单端正激励 FORWARD控制電路VoViTr控制電路VoViTrTonRfzToffRfz 开关变压器主要设计参数静态测试参数: RDC. L. LK. LDC. TR. IR. HI-POT. IVO-P. Cp.
6、Z. Q.动态测试参数: Vi. Io. Vo. Ta. U. F Dmax. 材料选择参数 CORE: P. Pc. ui. AL. Ae. Bs. WIRE: . Imax. HI-POT. BOBBIN: UL94 V-O.( PBT. PHENOLIC. NYLON). TAPE: . h. HI-POT. 制程设置要求. 傳遞磁能區間增加加GAP曲線Br下降B增加傳遞能力增大Bs:飽和磁通(束)密度Br:殘留磁通(束)密度Hs: 飽和磁場強度Hc:保磁力(矯頑力)Ui:初始導磁率单端反激励FLYBACK调节TON使能量守恒定1/2*LP*IPK2=1/2*LS*ISK2Ton Br
7、BmI2BacIdcHBBdcBmBrToff Bm Br開關變壓器應用磁滯回線描述 變壓器導通Ton和截止Toff的變化單端反激勵(Flyback)一.波形Ton 變壓器能量守恒就是利用Ton調整VoViDmax=Ton/TToffT=1/fTon=1/f*DmaxIpCL放電電流IpkIrI磁通變化 B BBmr单端反激励(Flyback)波形分为:临界状态,非连续状态, 连续状态(常用状态).二.設計公式Po=12LIpk2*f () Vimin=Ipk*LpTonPoVimin Ipk=2PoDmaxVimin ( Po=VoIo)Vimin*Ton=Ipk*Lp Lp=Vimin*D
8、max Ipk*fNp=Lp*Ipk Ae*B Np= B*Ig 0.4*Ipk4 Ig=0.4LpIpk2Ae*B2Vo+VD=Vimin*(Dmax1-Dmax)*Ns/NpNs=(VO+VD)*(1-Dmax)*NpVimin* Dmax Core=g/w(f=20kHzREF) Dmin=Dmax(1-Dmax)K+Dmax K=Vimax/Vimin单端反激励(Flyback)设计例题一条件Vi =170V270V f= 30KHZ Vo= 5V, Io=20A, Dmax=0.45(设计取值) 设计1) Vi min=170*1.4-20=218V, Vi max=270*1.420=358V Vi min=170*2-(VD.U) Vi max=270*2-(VD.U) Vi min= (ViACMIN)2- 2Po(1/2fL -tc)2) Ipk=2*5*20218*0.45=2.04A CIN Ipk=2PoDmaxVimin ( Po=VoIo) Po=12LIpk2*f ()3) Lp=218*0.452
