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1、5V,2A 反激式電源變壓器設計要求:VinAC=85V 265V f= 50/60HzVout=5V + 5%Iout=2A纹波电压=20mvVbias=22V,0.1A(偏置線圈電壓取 22V, 100mV)=0.8-0.85fs=60KHz計算過程:1. 設工作模式為 DCM 臨界狀態.Pout = 5*2 = 10WPin= Pout/= 10/0.8 = 12.5WVinDCminVinDCmax= 85*= 265*-30(直流紋波電壓)= 90V22=375V2. 匝數比計算 , 設最大占空比 Dmax = 0.45 :Vn = (Vout +inDCmin* D-maxD=90
2、 * 0.45+-= 12.918 13式中:Vd + VL)* (1max)(50.50.2)* (10.45)Vd 為輸出整流二極管導通壓降,取 0.5V; VL 為輸出濾波電感壓降, 取 0.2V.3. 初級峰值電流計算:Ip =2PoutV* DinDCminmax=2 *10 90 * 0.45= 0.494 A4. 初級電感量計算:D*V0.45 * 90Lp =maxinDCmin = 621*106 H = 621uH fs * Ip132 *103 * 0.4945. 變壓器磁芯選擇 EFD20, 參數如下:Ae = 28.5mm2AL = 1200+30%-20%nH/N2
3、Le = 45.49mmCl =1.59mm-1Aw = 50.05mm2Ap = 1426.425mm46. 初級繞組,次級繞組及偏置繞組匝數計算:Np =Ip * Lp *104 = 0.494 * 621*10-6 *104= 53.82 54(匝)Bw * Ae0.2 * 0.285Ns =N= 54= 4.15 5(匝)pn13(V+ V) * Ns(22 + 0.7) * 5Nb =式中:bbd+VVVoutdL= 19.91 20匝5 + 0.5 + 0.2Lp 為初級電感量, 單位 H; Ip 為初級峰值電流, 單位 A;Bw 為磁芯工作磁感應強度, 取 0.2T,單位為 T;
4、 Ae 為磁芯截面面積, 單位為 cm2;Vb 為偏置繞組電壓 Vbias=22V ;Vbd 為偏置繞組整流二極管壓降,取 0.7V.7. 氣隙長度計算:Lg =0.4p Np 2 * Ae *10-8= 0.4 * 3.14 * 542 * 0.285 *10-8= 0.0168cm = 0.168mm式中:Lp621*10-6Lg 單位為 cm; Lp 單位為 H; Ae 單位為 cm2.8. 重核算占空比 Dmin,Dmax 及最大磁通密度 Bmax:inDCmin(1).當輸入電壓為最低時:V=90V(V+ V+ V ) * n(5 + 0.5 + 0.2) *13dDmax = (V
5、outout+VdL+ V ) * n +LVinDCmin= (5 +0.5 +0.2) *13 + 90= 0.4515inDCmax(2).當輸入電壓為最高時:V=375V(V+ V+ V ) * n(5 + 0.5 + 0.2) *13Dmin = (V(3).Bmaxoutout+VddL+V ) * n + VLinDCmax= (5 +0.5 +0.2) *13 +375= 0.1649Bmax =Lp * Ip*100 =621* 0.494 *100 = 1993Guass 3000Guass式中:Np * Ae54 * 0.285Lp 單位為 uH;Ip 單位為 A;Np
6、單位為 N(匝); Ae 單位為 cm2.9. 繞組線徑計算及窗口占有率:fs肌膚深度: d =66.1 =66.1= 0.182mm , 2d = 0.364mm132 *103線徑選取需滿足:導線直徑需大於兩倍的肌膚深度時,需承受多股線. 假設電流密度 J=4A/mm2(1). 初級繞組線徑計算: Ip=0.494A,Dmax0.45I0.331ARMS=Ip*=0.494*=0.331A , Aw =4 A/mm2= 0.0827mm2 ,查表承受Aw = 0.0962mm2 的導線,其裸銅線徑為 0.35mm0.364mm(肌膚深度), 包括皮膜最大直徑為 0.402mm.占有窗口面積
7、為 Wa=54*0.4022=8.7266mm2.(2). 次級繞組線徑計算:IIo=2A,RMS=Io=2A,Aw=2A/4=0.5mm2,多股并繞承受 Aw=0.1257mm2 的導線,其裸銅線徑為0.4mm,承受0.5/0.1257=4 股并繞, 包括皮膜最大直徑為0.456mm. 占有窗口面積為 Wa=5*4*0.4562=4.1587mm2.(3). 偏置繞組線徑計算:Io=0.1A, IRMS=Io=0.1A,Aw=0.1A/4=0.025mm2,承受 Aw=0.0254mm2 的導線,其裸銅線徑為 0.18mm0.364mm(肌膚深度), 包括皮膜最大直徑為 0.226mm.占有
8、窗口面積為 Wa=20*0.2262=1.0215mm2.全部繞組占有窗口面積為=8.7266+4.1587+1.0215=13.9068mm2.占總窗口面積=(E-D)*F=50.05mm2 的 27.8%.10. 結構設計:EFD20 磁芯的骨架,窗口長度 13.5mm,寬度 10.5mm.如下圖示:初級繞組導線最大直徑為 0.402mm,每層可繞 13.5/0.402=33.5 匝,54 匝要用 2 層,每層分別繞 30 匝,24 匝,每層厚度為 0.402mm.次級繞組導線最大直徑為 0.456mm,每層可繞 13.5/0.456=29.6 匝,5 匝只要用 1 層,厚度為 0.456
9、mm.偏置繞組導線最大直徑為 0.226mm,每層可繞 13.5/0.226=59.7 匝,20 匝只要用 1 層,厚度為 0.226mm.使用順序繞法,繞組排列如下:繞組總厚度=0.6+0.402+0.402+0.226+0.456=2.836mm 磁芯窗口寬度=(E-D)/2=(15.4-8.9)/2=3.25mm.11. 估算損耗及溫升:(1). 各繞組之線長:依照平均匝長=2 舌寬+2 疊厚+4 窗寬,得:Np1= 2*(8.9+3.6)+4*(0.6+0.201)=28.204mmNp2= 2*(8.9+3.6)+4*(0.6+0.201*2+0.15)=29.608mmNb = 2
10、*(8.9+3.6)+4*(0.6+0.201*2+0.15*2+0.113)=30.66mmNs = 2*(8.9+3.6)+4*(0.6+0.201*2+0.15*4+0.113+0.228)= 31.572mm即Np 線長 L =30*28.204+24*29.608= 1556.712 mm= 155.6712 cmNpNb 線長 L =20*30.66= 613.2mm=61.32cmNbNs 線長 L =5* 31.572=157.86mm=15.786cmNs查線阻表可知: 0.402mm WIRER =0.00259/cm 100DC0.456mm WIRER =0.00198
11、/cm 100DC0.226mm WIRER =0.01001/cm 100R=1.4* R100DC20(2). 初級,次級各電流值:求次級各電流值, Io=2A.次級平均峰值電流: Is=Io=2= 3.636 A次級直流有效電流: Ispa2.692 - 22rms1 - D max1 - 0.45(1- D max)* I 2 spa=(1 - 0.45)* 3.6362= 2.69 AI 2 s- Io2rms次級沟通有效電流: Is=ac= 1.79 A求初級各電流值: 因為 Np*Ip=Ns*Is初級平均峰值電流: Ip= Is pa= 3.636= 0.279 Apan13初級
12、直流有效電流: Iprms= D max* Ippa= 0.279 * 0.45 = 0.125 A初級沟通有效電流: Ip=ac* I 2 pD maxpa=0.45 * 0.279 = 0.186A(3). 求各繞組交,直流電阻:初級:Rp=(L *R )/2=(155.6712*0.00259)/2=0.2023DCNpDCRp =1.6* Rp =0.321acDC次級:Rs =(L *R )/2=(15.786*0.00198)/2=0.0156DCNsDCRs =1.6* Rs = 0.0249acDC偏置:Rb =61.32*0.01001=0.6138DC(4). 計算各繞組交直流銅損耗:初級直流損耗:Pp=I2rms* Rp=0.125*0.2023=0.02518WDCDC
