开关电源的设计及计算

开关电源的设计及计算1.先计算BUCK 电容的损耗（电容的内阻为R buck 假设为350m Ω，输入范围为85VAC~264VAC,频率为50Hz ，P OUT =60W,V OUT =60W ）：电容的损耗：P buck =R buck *I buck,rms 2I buck,rms =I in,min1**32−cline t F t c :二极管连续导通的时间t c =linelineF VpeakV e F **2)min(arcsin *41π−=3ms其中：V min =linein ch in in in F C D P V V *)1(***2min ,min ,−−V peak =2*V in,min其图中的T1就是下面公式中t c或：V min =η*)*21(**2**2min ,min ,in c line o in in C t F P V V −−所以(假设最低输入电压时，输入电流=0.7A)：I buck,rms =I in,min1**32−cline t F =0.7*13*50*32−=1.3A P buck =350m*1.32=0.95W第一步计算电容损耗是为了使用其中的t c 值,电容的容量一般通用范围选2~3μ/W ，固定电压为1μ/W2.输入交流整流桥的计算(假设V TO =0.7V,R d =70m Ω)在同一个时间内有两个二极管同时导通，半个周期内两个二极管连续导通I d,rms =c line in t F I **3min ,=m3*50*37.0=1.04AP diodes =2*(V TO *2min ,in I +R d *I d,rms 2)=2*(0.7*27.0+70m*1.042)=640mW 一个周期内桥堆损耗为:P BR=2*P diodes =2*640m=1.28W桥堆功耗超过1.5W 时，我个人认为应加散热器（特别是电源的使用环境温度较高时）变压器和初级开关MOS ：反激式开关电源有两种模式CCM 和DCM ，各有优缺点。

开关电源设计（精通型）一、开关电源基本原理及分类1. 基本原理开关电源的工作原理是通过控制开关器件的导通与关断，实现电能的高效转换。

它主要由输入整流滤波电路、开关变压器、输出整流滤波电路和控制电路组成。

在开关电源中，开关器件将输入的交流电压转换为高频脉冲电压，通过开关变压器实现电压的升降，经过输出整流滤波电路，得到稳定的直流电压。

2. 分类（1）PWM（脉冲宽度调制）型开关电源：通过调节脉冲宽度来控制输出电压，具有高效、高精度等特点。

（2）PFM（脉冲频率调制）型开关电源：通过调节脉冲频率来控制输出电压，适用于负载变化较大的场合。

二、开关电源关键技术与设计要点1. 高频变压器设计（1）选用合适的磁芯材料，保证变压器在高频工作时的磁通密度不超过饱和磁通密度。

（2）合理设计变压器的绕组匝数比，以满足输出电压和电流的要求。

（3）考虑变压器损耗，包括铜损、铁损和杂散损耗，确保变压器具有较高的效率。

2. 开关器件的选择与应用（1）开关频率：根据开关电源的设计要求，选择合适的开关频率。

（2）电压和电流等级：确保开关器件能承受最大电压和电流。

（3）功率损耗：选择低损耗的开关器件，提高开关电源的效率。

（4）驱动方式：根据开关器件的特点，选择合适的驱动电路。

3. 控制电路设计（1）稳定性：确保控制电路在各种工况下都能稳定工作。

（2）精度：提高控制电路的采样精度，降低输出电压的波动。

（3）保护功能：设置过压、过流、短路等保护功能，提高开关电源的可靠性。

三、开关电源设计实例分析1. 确定设计指标输入电压：AC 85265V输出电压：DC 24V输出电流：4.17A效率：≥90%2. 高频变压器设计选用EE型磁芯，计算磁芯尺寸、绕组匝数和线径。

3. 开关器件选择根据设计指标，选择一款适合的MOSFET作为开关器件。

4. 控制电路设计采用UC3842作为控制芯片，设计控制电路，实现开关电源的稳压输出。

5. 实验验证搭建实验平台，对设计的开关电源进行测试，验证其性能指标是否符合要求。

开关电源设计步骤
1.需求分析（100字）
在设计开关电源之前，首先需要明确设计的目标和需求。

这包括输出电压、输出电流、输入电压范围、效率要求、输出电流稳定性等。

根据不同的需求，确定开关电源的拓扑和参数。

2.电路设计（300字）
在进行电路设计之前，需要选择开关电源的拓扑结构。

常见的拓扑结构有Buck、Boost、Buck-Boost、Sepic等。

根据需求和所选拓扑结构，设计主要电路模块包括开关管、滤波电感、修正电容、输出滤波电容等。

3.电路实现（300字）
根据电路设计确定的电路参数，在电路板上布线，连接各个器件和元件。

布线时需考虑到电路的稳定性和抗干扰能力。

注意分离高压和低压区域，减少互相干扰。

4.性能评估（200字）
完成电路实现后，需要进行性能评估，检验设计是否满足预期需求。

主要评估指标包括输出电压稳定性、负载调整能力、效率、开关频率、静态功耗、温度等。

通过测试数据和实际情况进行比较，查找问题和优化空间。

5.优化（200字）
根据性能评估的结果和问题分析，进行电路的优化。

优化可以包括改进布线、更换元器件、调整控制策略等。

目的是提高电路的性能，使其更加稳定、高效和可靠。

总结：
开关电源设计步骤包括需求分析、电路设计、电路实现、性能评估和优化。

通过明确需求，选择合适的拓扑结构，并根据电路设计参数进行电路实现，然后进行性能评估和优化。

这些步骤相互关联，需要不断地调整和优化，以得到满足需求的高性能开关电源设计。

反激式开关电源的设计计算首先，需要明确设计参数：1. 输入电压（Vin）：反激式开关电源的输入电压一般为交流电网的标称电压，如220V或110V。

2. 输出电压（Vout）：反激式开关电源的输出电压需要满足目标设备的需求，例如5V、12V等。

3. 输出功率（Pout）：反激式开关电源的输出功率是根据目标设备的功率需求确定的，一般以瓦（W）为单位。

4. 开关频率（fsw）：反激式开关电源的开关频率一般在10kHz到100kHz之间，根据具体需求和性能要求确定。

设计步骤如下：1.计算电流和电压波形：根据输出功率和输出电压，可以计算出输出电流：Iout = Pout / Vout。

同时，可以根据输入和输出的电压波形关系，使用变压器的变比关系计算输入电流波形。

2.选择开关元件：根据开关频率和输出功率，可以选择合适的功率场效应管（MOSFET）作为开关元件。

选择时需要考虑开关速度、导通和截止损耗等因素。

3.选择变压器：根据输入和输出电压的变比，可以选择合适的变压器。

变压器的选择需要考虑输入输出功率、开关频率、能量传输效率等因素。

4.计算电感和电容：通过计算电流波形和电压波形的变化率，可以确定所需的输入和输出电感。

同时，通过计算输出电压的纹波和电流的纹波，可以选择合适的输出电容。

5.设计控制电路：根据输入和输出电压、开关频率以及开关元件的特性，设计合适的控制电路。

常见的控制方案有可变频率、可变占空比等，需要根据具体需求确定。

6.完善保护电路：7.电路仿真和优化：通过电路仿真软件可以对设计的开关电源进行仿真，并对效果进行优化，如进一步降低纹波、提高效率等。

以上是基于反激式开关电源的设计计算的基本步骤，实际设计中还需要考虑其他因素，如电源的稳定性、EMI（电磁干扰）等。

设计计算的具体细节和参数计算可以根据具体的需求和设备要求进行调整和优化。

开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总在开关电源设计中，有几个常用的计算公式可以帮助工程师进行准确的设计，以下是几个常用的计算公式的汇总：1.电容选择计算公式：开关电源中的电容主要用于滤波和储能，电容的选择需要考虑到输出的纹波电压、负载变化和效率等因素。

常见的电容选择公式如下：C=(ΔV×I)/(f×δV)其中，C是所需的电容容值，ΔV是允许的输出纹波电压，I是负载电流，f是开关频率，δV是峰值纹波电压。

2.电感选择计算公式：电感主要用于存储能量和滤波，选择适当的电感能够提高开关电源的效率。

电感选择的计算公式如下：L = ((Vin - Vout) × D × τ) / (Vout × Iout)其中，L是所需的电感值，Vin是输入电压，Vout是输出电压，D是占空比，τ是瞬态时间，Iout是负载电流。

3.开关频率计算公式：开关频率是开关电源设计中重要的参数，可以影响到效率、尺寸和成本等因素。

开关频率的计算公式如下：f = (Vin - Vout) / (Vout × L × Iout)其中，f是所需的开关频率，Vin是输入电压，Vout是输出电压，L是选择的电感值，Iout是负载电流。

4.整流二极管选择计算公式：整流二极管用于将开关电源的交流输出转换为直流输出，选择适当的整流二极管可以减少功耗和散热。

整流二极管选择的计算公式如下：Iavg = (Iout × η) / (1 - η)其中，Iavg是整流二极管的平均电流，Iout是负载电流，η是开关电源的效率。

5.功率开关管选择计算公式：功率开关管主要用于开关转换和功率调节，选择适当的功率开关管可以提高效率和可靠性。

功率开关管选择的计算公式如下：Pd = (Vin - Vout) × Iout / η - Vout × Iout其中，Pd是功率开关管的功耗，Vin是输入电压，Vout是输出电压，Iout是负载电流，η是开关电源的效率。

开关电源系统基本组成部分(Voltage Mode PWM System)tlaitnedifnoCthg开关电源环路分析和设计流程开关电源环路的小信号传函Flyback On B ri g h tnf i dl to eTL431h entialtoTePower StageFlyback PWM Stage n t i al to T en p a o右半平面零点difnoCthPWM StageneT()t d)+考虑斜率补偿后的考虑斜率补偿后的neTotlaitnedifn考虑斜率补偿后的tnedif考虑斜率补偿后的pneTot考虑斜率补偿后的pneTotlaitnedifnoDCM 模式下n -B ri g h tCo nf i d e n t i电流模式与电压模式的直观理解()(O V D V D V V =−−=1()(v d V V vI L 1ˆˆˆ−−+=()D I I L O −=1dI i L O ˆˆ−=n -B ri g h tCo nf i d电压模式的信号流程图(s iˆn -B ri g h tCo ne n t i l电流模式的信号流程图tl零极点对环路稳定性的影响及环路带宽选择标准环路的补偿方法apneTotlaitnedifno把控制带宽拉低，在功率部分或加有其他补偿的部分相位达环路的补偿方法apneTotlaitnedifnoC常用的补偿方式.补偿网络产生一个s=0(DC)极点，而且通常所以补偿网络需补偿网络的高频极点抵消输出滤波电容的ESR零点。

复杂，适用于输出带LC滤波的拓扑结构中.补偿网络产生一个s=0(DC)极点，以及两个零点和两个极点，环路的补偿方法o nf i de n t i al to T en p a反激变换器反馈回路的设计Power Stage Gain 采用补偿方法n -B ri g h tCo nf i de n t i al to T en p aOB2263 控制芯片内部模块图On -B ri g h tCo nf i de n t i al to T en p a oOB2263eTotlaitnedifnoCthgirOB2263 On -B ri g h tCf i al to T n p基于OB2263的基于OB2263的基于OB2263的基于OB2263的5) 确定EA补偿网络的零点和极点的位置基于OB2263的基于OB2263的附录: 431及其补偿网络传函的推导6KR I v ⋅−=l to T enThank youAny Questions ？On -B ri g h tCo nf i de n t i al to T en p a o。

开关电源变压器的计算一、开关电源变压器设计的基本原理1.输出功率的计算输出功率是决定变压器尺寸和设计的重要参数。

通常，输出功率可以通过以下公式计算：Pout = Vout * Iout其中，Pout为输出功率，Vout为输出电压，Iout为输出电流。

根据实际应用需求，可以确定输出功率。

2.输入电压范围的确定输入电压范围是指变压器能够工作的最小和最大输入电压。

根据实际应用需求和电网电压标准，可以确定输入电压范围。

3.输出电压的计算根据实际应用需求，可以确定输出电压。

输出电压主要由两个因素决定：输入电压和变压器变比。

可以根据以下公式计算输出电压：Vout = Vin * N2 / N1其中，Vout为输出电压，Vin为输入电压，N2为输出绕组匝数，N1为输入绕组匝数。

4.变压器的体积和重量的计算根据输入电压、输出功率和输出电压，可以计算变压器的体积和重量。

变压器的体积和重量主要由以下因素决定：输出功率、变压器结构和材料等。

二、开关电源变压器设计的步骤1.确定输出功率和输出电压。

2.计算输入电压范围。

3.根据输出电压计算变压器变比。

4.根据输入和输出电压、输出功率计算变压器的体积和重量。

5.根据实际应用需求选取合适的变压器结构和材料。

6.进行变压器的电磁设计和热设计。

7.进行变压器的样品制作和测试。

三、开关电源变压器设计中需要注意的问题在开关电源变压器设计中，需要注意以下问题：1.尽可能提高变压器的效率。

通过选择合适的材料、合理设计变压器结构和优化磁路设计，可以提高变压器的效率。

2.确保变压器的温升不超过允许的范围。

通过合理选择材料和冷却措施，可以有效控制变压器的温升。

3.考虑变压器的损耗。

变压器的损耗主要包括铜损耗和铁损耗。

合理选择导线截面积和变压器材料，可以降低损耗。

4.考虑变压器的磁导弹性。

变压器的磁导弹性是指在变压器工作时，磁导率随磁场强度的变化情况。

选择合适的铁芯材料和设计合理的磁路，可以降低磁导弹性对变压器性能的影响。

开关电源设计⼿册（看2遍就懂）.pdf 反激式开关电源变压器设计计学习培训教材反激式开关电源变压器设计(2)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：P o=V01x I01+V02x I02……2）估算输⼊功率：P in= P o/η3）计算最⼩和最⼤输⼊电流电压V in(MIN)=AC MIN x1.414(DCV)V in(MAX)=AC MAX x1.414(DCV)技术部培训教材反激式开关电源变压器设计(2)4）计算最⼩和最⼤输⼊电流电流I in(MIN)=P INx VIN (MAX)Iin(MAX)=PINx VIN (MIN)5）估算峰值电流：K POUTI PK = 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）技术部培训教材反激式开关电源变压器设计(2)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图表表，，按按各各种种磁磁芯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 E--L L等等磁磁芯芯磁芯直径/（in/mm) (每边)/()/(in/mm)in/mm)<5 0.65(16) 0.5(11)5(11)<25 0.80(20) 1.1(30)1(30)<50 1.1(30) 1.4(35)4(35)<100 1.5(38) 1.8(47)8(47)<250 2.0(51) 2.4(60)4(60)技术部培训教材反激式开关电源变压器设计(2)第⼆种是计算⽅式，⾸先假定变压器是单绕组，每增加加⼀⼀个个绕绕组组并并考考虑安规要求，就需增加绕组⾯积和磁芯尺⼨，⽤“窗⼝利⽤⽤因因数数””来来修修整整。