变压器设计实例.doc

-反激式开关电源设计全过程 以21V63W 反激式开关电源的设计过程为例作较为详细的说明，公式的全过程不需要单 位换算，只要跟着公式的每一步计算程序进展演算，均可顺利完成你的计算任务。非常适合初学者“摸石头过河。由于本人水平有限，出错在所难免，欢送大家批评指正！ 输入电压：175-264VAC 输出电压：21V 输出电流：3A 输出功率Po： 63W 频率设定在60KHz 占空比初步定在0.45 反应电压取14.5V 反应电流取100Ma 总体拓扑如下：变压器计算一.挑选磁芯。 考虑本钱因素在此选择PC40 材质，查PC40 资料得 Bs=0.39T Br=0.06T B=Bs-Br=0.39T-0.06T=0.33T 为了防止磁芯的瞬间出现磁饱和，我取低 B 值，即0.33T*0.6=0.198T(取0.2T 用AP 法计算磁芯 AP=(Po/n+Po)*1000/2*B*Fs*1000*J*Ku) AP=(63W/0.8+63W)*1000/(2*0.2*60KHz*1000*400*0.2) AP=0.738(mm4) 公式中 B 是效率取0.8 Fs 开关频率60KHz J 电流密度取400(A/cm2) Ku 铜窗系数取0.2 根据上图，我选择大于计算AP 值的磁芯EE3528 相关参数是： Ae=84.8mm2 AP=1.3398cm4 Aw=158mm2 AL=2600nH/H2 二.为了适应突变的负载电流，我把电源设计在临界电流模式。 临界电流IoB=0.8*Io=0.8*3A=2.4A 1.最小输入电压Vimin ViACmin*1.2=210V 2.匝比n=Vimin/(Vo+Vf)*Dma*/(1-Dma*) n=210V/(21V+1V)*0.45/(1-0.45) n 7.8 3.副边峰值电流IsB=2*IoB/(1-Dma*) IsB=2*2.4A/(1-0.45) IoB=8.72A 4. 次级电感Ls=(Vo+Vf)*(1-Dma*)*1/(Fs*1000)/IsB*1000000 Ls=(21V+1V)*(1-0.45)*1/(60KHz*1000)/8.72A*1000000 Ls=23.58Uh 5. 原边电感Lp=n*n*Ls Lp 7.8*7.8*23.58uH Lp=1434uH 6. 计算连续模式时的副边峰值电流. Isp=Io/(1-Dma*)+(IsB/2) Isp=3A/(1-0.45)+(8.72A/2) Isp=9.81A 7. 计算连续模式时的原边峰值电流. Ipp Isp/n Ipp=9.81A/7.8 Ipp=1.257A 三.匝数计算. 1. 原边匝数Np=Lp*Ipp/(B*Ae) Np=1434uH*1.257A/(0.2*84.8) Np=106.28T 取整Np=106T 2.副边匝数Ns=Np/n Ns=106T/7.8 Ns=13.58T 取整Ns=14T 3.反应匝数Nv=(Vcc+Vf)/(Vo+Vf)/Ns Nv=(14.5V+1V)/(21V+1V)/14T Nv=9.87T 取整Nv=10T 四.计算磁芯的空气间隙。 Ig=Np*Np*0.000001256*Ae/(Lp/1000) Ig=106T*106T*0.000001256*84.8/(1434uH/1000) Ig=0.83mm 五.线径. 1. 原边线径. 有效电流Iprms=Po/n/Vimin Iprms=63W/0.8/210V Iprms=0.375A 线径 dwp=1.13*0.3 J 电流密度取4(A/mm2) dwp=0.339mm 用两根直径0.18mm 的漆包线并绕. 2. 次级线径. dws=1.13*0.886 J 电流密度取4(A/mm2) dws=1.0mm 用4 根直径0.25mm 的漆包线并绕. 6. 电流趋肤深度计算. I=76.5/244.9 I=0.31mm 核对dwH=I*2*0.9 dwH=0.558mm 多股并绕时的线径必须小于或等于dwH 值，单线绕制时，线径如果超过dwH 值就要考虑采用多股并绕。 变压器构造绕制. 元器件计算 1. 保险丝计算. Iima*=Po/n/Vimin Iima*=63/0.8/175 Iima*=0.45A FUSE=0.45*Kr FUSE 1.998A 保险丝选择F2A250V 式中Kr 值是4.44046 具体计算公式见本人QQ 里 有详细计算过程。 2. 输入虑波电容计算. 容量 C=Vo*Io*2*3.14/f*(Vimin/3.14/3.14-4.44) C=21*3*2*3.14/50*(175/3.14/3.14-4.44) C=105.2Uf 最大施加电压 VH=Vima*1.414 VH=264*1.414 VH=373.2V 电容选择100uF400V 2. 工频整流管计算. 3. 启动电阻计算. 4. 额定电流计算 5. 功率开关计算. 6. 振荡频率计算 7. 输出整流管计算. 8. 整流管RC 吸收支路计算. 9. 输出虑波电容计算. 10. 输出电感计算. 11. TL431 外围元件计算. 12. RCD 尖峰吸收支路计算. 13. 电流检测电阻计算. . z.