反激变压器计算公式
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反激变压器 ccm模式次级电流计算公式
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目录
1.反激变压器的概念及 CCM 模式
M 模式下反激变压器的次级电流计算公式
3.实例解析
4.总结
正文
一、反激变压器的概念及 CCM 模式
反激变压器是一种用于电压转换的电气设备,其工作原理是利用磁场的变化来实现电能的传递。
在反激变压器中,有一种控制模式叫做 CCM (电感电流连续模式),它是目前比较流行的一种模式。
在 CCM 模式下,电感电流始终保持连续,这样可以减小开关器件的开关损耗,提高系统的
效率。
二、CCM 模式下反激变压器的次级电流计算公式
在 CCM 模式下,反激变压器的次级电流计算公式如下:
I2 = V2 / (R2 + jX2)
其中,I2 为次级电流,V2 为次级电压,R2 为次级电阻,X2 为次级电感,j 为虚数单位。
三、实例解析
假设一个反激变压器的输入电压为 220V,输出电压为 115V,次级电阻为 10Ω,次级电感为 10mH,我们可以通过上述公式计算出次级电流 I2:I2 = 115V / (10Ω + j10×10^-3 H)
通过计算,可得次级电流 I2 约为 10.25A。
四、总结
本文介绍了反激变压器的概念及 CCM 模式,并详细讲解了 CCM 模式下反激变压器的次级电流计算公式。
通过实例解析,我们计算出了次级电流的具体数值。
反激式开关电源变压器是这么计算的于法拉弟电磁感应定律,这个定律是在一个铁心中,当磁通变化的时候,其会产生一个感应电压,这个感应电压=磁通的变化量/时间T 再乘以匝数比,把磁通变化量换成磁感应强度的变化量乘以其面积就可以推出上式来,NP=90*4.7 微秒/32 平方毫米*0.15,得到88 匝0.15 是选取的值,算了匝数,再确定线径,一般来说电流越大线越热,所以需要的导线就越粗,需要的线径由有效值来确定,而不是平均值。
上面已经算得了有效值,所以就来选线,用0.25 的线就可以,用0.25 的线,其面积是0.049 平方毫米,电流是0.2 安,所以其电流密度是4.08,一般选定电流密度是4 到10 安第平方毫米。
若是电流很大,最好采用两股或是两股以上的线并绕,因为高频电流有趋效应,这样可以比较好。
第六步,确定次级绕组的参数、圈数和线径。
原边感应电压,就是一个放电电压,原边就是以这个电压放电给副边的,看上边的图,因为副边输出电太为5V,加上肖特基管的压降,就有5.6V,原边以80V 的电压放电,副边以5.6V 的电压放电,那么匝数是多少呢?当然其遵守变压器那个匝数和电压成正比的规律,所以副边电压=NS*(UO+UF)/VOR,其中UF 为肖特基管压降,这个副边匝数等于88*5.6/80,得6.16,整取6 匝,再算副边的线径,当然也就要算出副边的有效值电流,下图是副边电流的波形,有突起的时间是1-D,没有突起的是D,刚好和原边相反,但其KRP 的值和原边相同,这个峰值电流就是原边峰值电流乘以其匝数比,要比原边峰值电流大数倍。
第七步,确定反馈绕组的参数。
反馈是反激的电压,其电压是取自输出级的,所以反馈电压是稳定的,TOP。
1.414输入电压Min85频率(K)65输出电压12输出效率0.8I=PO /(η*VS)原边直流电流0.124802Ip= I/ [(1-0.5 KRP)*D]原边峰值电流0.445723NP=VS*TON/Ae*B原边匝数90.19887NS =NP*(VO+VF)/VOR副边匝数14.07598Ispk=Ip*NP/NS \\\2*Iout/(1-D)副边峰值电流 2.856192N=NP/NS匝比 6.408Vor=N*(Vo+VF)原边反射电压80.1Lp=Vimin*Dmax /Ip*f原边感量1659.396BMAX=L*IP/Ae*NP.Bmax验证0.2C=Ispk*Ton/vpp输出电容uf274.7252ESR=vpp/Ipp(IPP为输出电流的10-20%)ESR mR800注意:左边是用来算原边电流有效值的此表格与“开关电源变压器设计+破解过程”这个软件中的计算公式基本相同;在此不同之处只有一处,就是此副边端的输出整流有考虑输出整流管的压降,此表格默认设置为0.5V,而”所以这是”开关电源变压器设计+破解过程“这个软件的不足之处,但可以用此表格与”开关电源变压器磁感应强度Bmax在此最好取0.2或0.2以下,式中取0.2为准。
VS指的是输入最小的直流电压。
通过输出功率的要求来选择合适的AE,并通过AE来筛选合适的磁芯,因为只有合适的磁芯才能使变压器AE的选择可以通过“根据磁芯来算最大的输出功率”求得。
输入直流电压Mmin120.19 D0.4 Ton 6.153846输出电流1原边交流电流0.294118功率因数0.6输入功率15 AE41 Bmax0.2 Vor80.1输出纹波80副边峰值电流1 3.571428输出电流有效值 2.8输出二极管电压31.25624VD=Vout+Vf+Vmin*(Ns/Np)效值的,且与以上原边直流电流(也就是原边直流平均电流)是不一样的;算变压器线径是按照电流有效值;在此,最重要的是反射电压,此表格反射电压一般设为80V(Dmax=0.40),且可变化,根据占降,此表格默认设置为0.5V,而”开关电源变压器设计+破解过程“这个软件没有考虑输出整流管的压降在内,但可以用此表格与”开关电源变压器设计+破解过程“这个软件的两者结合,用此参考并计算高频反激变压器的参数有合适的磁芯才能使变压器达到最佳(考虑到绕线、散热、耐压等等)。
开关电源反激式变压器计算公式与方法公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]原边电感量:Lp =(Dmax * Vindcmin)/ (fs * ΔIp)开关管耐压:Vmos =Vindcmax+开关管耐压裕量(一般用150V)+Vf*反激电压(Vf)的计算: Vindcmin * Dmax = Vf *(1- Dmax)原边与副边的匝比:Np / Ns = Vf / Vout原边与副边的匝比:Np / Ns = (Vdcmin * Dmax)/ [Vout * (1-Dmax)]原边电流:[1/2 * (Ip1 + Ip2)] * Dmax * Vindcmin = Pout / η磁芯:AwAe = (Lp * Ip2^2 * 10^4 / Bw * Ko * Kj) *原边匝数:Np = (Lp * Ip^2 * 10^4 )/ (Bw * Ae)气隙:lg = π * Np^2 * Ae * 10^-8 / LpLp:原边电感量, 单位:HVindcmin:输入直流最小电压,单位:VDmax:最大占空比: 取值~Fs:开关频率 (或周期T),单位:HzΔIp:原边电流变化量,单位:AVmos:开关管耐压,单位:VVf:反激电压:即副边反射电压,单位:VNp:原边匝数,单位:T)Ns:副边匝数,单位:T)Vout:副边输出电压,单位:Vη:变压器的工作效率Ae:磁芯截面积,单位:cm2Ip2:原边峰值电流,单位:ABw:磁芯工作磁感应强度,单位:T 取值~Ko:窗口有效用系数,根据安规的要求和输出路数决定,一般为~Kj:电流密度系数,一般取395A/ cm2(或取500A/cm2)Lg:气隙长度,单位:cm变压器的亿裕量一般取150V什么是反激电压假定原副边的匝比为n,在原边开关管截止时,开关管的高压端电压为Vin(dc)+nVo, nVo即为反激到原边的电压。
反激变压器的设计————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:反激变压器的设计//========================================================反激变压器设计最简单的方法ﻫ我自己综合了一下众多高手的方法,自认为是比较简单的方法了!如下: ﻫ1,VDC min=VAC min * 1.2VDC max=VAC max* 1.42,输出功率Po=P1+P2+Pn......ﻫ上式中P1=(Vo1+Vf)*I1 、P2 =(Vo2+Vf)*I2上式中Vo为输出电压,Vf为整流管压降ﻫ3,输入功率Pin=(Po/η)*1.2(此处1.2为输入整流损耗) ﻫ4,输入平均电流:Iav = Pin/VDCminﻫ5,初级峰值电流:Ip = 2*Iav/Dmax6,初级电感量:Lp=Vdc min *Dmax/(Ip*fs) fs为开关频率ﻫ7,初级匝数:Np=VDC min *Dmax /(ΔB*Ae*fs) ﻫ上式中ΔB推荐取值0.2 Ae为磁芯横截面积,查规格资料可得!8,次级匝数:NS =(Vout+Vd)*(1-Dmax)*Np / Vin min*Dmax至此变压器参数基本完成!另就是线径,可根据具体情况调整!宗旨就是在既定的BOBINN上以合适的线径,绕线平整、饱满!///================================反激式变压器设计原理(FlybackTransformer Design Theory)第一节. 概述.反激式(Flyback)转换器又称单端反激式或"Buck-Boost"转换器.因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名.离线型反激式转换器原理图如图.一、反激式转换器的优点有:2.转换效率高,损失小.1. 电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求.ﻫ4. 输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实3. 变压器匝数比值较小. ﻫ现交流输入在85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求.二、反激式转换器的缺点有:1.输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下.2.转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大.3. 变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM/ DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂.ﻫ第二节. 工作原理ﻫ在图1所示隔离反驰式转换器(The isolatedflybackconverter)中, 变压器" T"有隔离与扼流之双重作用.因此" T "又称为Transformer- choke.电路的工作原理如下:ﻫ当开关晶体管Tr ton时,变压器初级Np有电流Ip,并将能量储存于其中(E = LpIp/ 2).由于Np与Ns极性相反,此时二极管D反向偏压而截止,无能量传送到负载.当开关Tr off 时,由楞次定律: (e=-N△Φ/△T)可知,变压器原边绕组将产生一反向电势,此时二极管D正向导通,负载有电流IL流通.反激式转换器之稳态波形如图2.ﻫ由图可知,导通时间ton的大小将决定Ip、Vce的幅值:Vce max = VIN/1-Dmax ﻫVIN:输入直流电压;Dmax: 最大工作周期Dmax = ton/ Tﻫ由此可知,想要得到低的集电极电压,必须保持低的Dmax,也就是Dmax<0.5,在实际应用中通常取Dmax= 0.4,以限制Vcemax≦ 2.2VIN.开关管Tron时的集电极工作电流Ie,也就是原边峰值电流Ip为: Ic = Ip =IL /n.因IL = Io,故当Io一定时,匝比n的大小即决定了Ic的大小,上式是按功率守恒原则,原副边安匝数相等NpIp= NsIs而导出. Ip亦可用下列方法表示:Ic=Ip= 2Po/ (η*VIN*Dmax)η: 转换器的效率公式导出如下:输出功率:Po= LIp2η/ 2T输入电压:VIN = Ldi /dt设di = Ip,且1/ dt = f /Dmax,则:VIN = LIpf/ Dmax或Lp= VIN*Dmax / Ipf则Po又可表示为: ﻫPo= ηVINf DmaxIp2/2f Ip= 1/2ηVINDmaxIp∴Ip=2Po/ηVINDmax上列公式中:ﻫVIN:最小直流输入电压(V)ﻫDmax:最大导通占空比ﻫLp: 变压器初级电感(mH)ﻫIp :变压器原边峰值电流(A)f:转换频率(KHZ)//========================================你看的书就会把你给绕进去...绕半天却找不到自己了。
单端反激开关电源变压器设计单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感,它要承担着储能、变压、传递能量等工作。
下面对工作于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器设计进行了总结.1、已知的参数这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定,包括:输入电压V in、输出电压V out、每路输出的功率P out、效率η、开关频率f s(或周期T)、线路主开关管的耐压V mos。
2、计算在反激变换器中,副边反射电压即反激电压V f与输入电压之和不能高过主开关管的耐压,同时还要留有一定的裕量(此处假设为150V).反激电压由下式确定:V f=V Mos-V inDCMax—150V反激电压和输出电压的关系由原、副边的匝比确定。
所以确定了反激电压之后,就可以确定原、副边的匝比了。
N p/N s=V f/V out另外,反激电源的最大占空比出现在最低输入电压、最大输出功率的状态,根据在稳态下,变压器的磁平衡,可以有下式:V inDCMin•D Max=V f•(1—D Max)设在最大占空比时,当开关管开通时,原边电流为I p1,当开关管关断时,原边电流上升到I p2。
若I p1为0,则说明变换器工作于断续模式,否则工作于连续模式。
由能量守恒,我们有下式:1/2•(I p1+I p2)•D Max•V inDCMin=P out/η一般连续模式设计,我们令I p2=3I p1这样就可以求出变换器的原边电流,由此可以得到原边电感量:L p= D Max•V inDCMin/f s•ΔI p对于连续模式,ΔI p=I p2—I p1=2I p1;对于断续模式,ΔI p=I p2 .可由A w A e法求出所要铁芯:A w A e=(L p•I p22•104/B w•K0•K j)1.14在上式中,A w为磁芯窗口面积,单位为cm2A e为磁芯截面积,单位为cm2L p为原边电感量,单位为HI p2为原边峰值电流,单位为AB w为磁芯工作磁感应强度,单位为TK0为窗口有效使用系数,根据安规的要求和输出路数决定,一般为0。
反激式开关电源变压器设计步骤及公式(4种计算方法比较)1.确定已知参数: (主要PWM方式)确定已知参数:(主要RCC方式)来自现代高频开关电源实用技术1,确定系统规格输出功率:输入功率: P୧=输入平均电流: Iୟ୴ൌሺౣሻ同左边占空比D୫ୟ୶=୲=0.5 f୫୧୬:25KHz输入直流电压Vୈେ=√2Vୟୡ在了解输出功率后确定所需磁芯A p=A e*A w(cm4)Ae:磁芯中心柱横截面积(cm2);A w:磁芯窗口面积(cm2)最小AC输入电压:V ACMIN,单位:V最大AC输入电压:V ACMAX,单位:V输入电压频率:f L,50Hz or 60Hz输出电压:V O,最大负载电流:I O输出功率:P O,单位:WIo:Po=Vo*Ioη:0.85P୧ൌP୭η2.峰值电流1T=10000G s输入峰值电流:Iൌכሺౣሻ对于BUCK(降压),推挽,全桥电路K=1.4对于半桥和正激K=2.8对于Boost,BUCK-Boost和反激K=5.5 I୮ൌ2כP୭כTηכV୧୬ሺ୫୧୬ሻכt୭୬A e*A w>כଵలଶככ౩כౣכஔכౣכౙ(cmସ) ;Ae是磁芯截面积(cm2),Aw是磁芯窗口面积(cm2);f的单位为Hz,Bm的单位为Gs,取(1500)不大于3000Gs,δ导线电流密度取:2~3A/mmଶ ,K୫窗口填充系数取0.2~0.4,Kc磁芯填充系数,对于铁氧体该值取1IୋൌP୧V୧୬୫୧୬IൌIୟ୴D୫ୟ୶כ2T୭୬ൌଵD୫ୟ୶(uint:µs)1S=106µsLൌౣכ୍ౌే(µH)3.计算初级电感因所以t୭୬ൌDכTൌଵଶכ若f取25KHz,则t୭୬为20μS选磁芯也可用公式Fosc<50KHz S=1.15*√Po(cmଶሻFosc<60KHz S=0.09*√Po(cmଶሻFosc>=60KHz S=0.075*√Po(cmଶሻNPൌౌכ୍ౌేככ10L P:mH; ΔB:260mT;A e:mm2NsൌሺV୭Vୈሻכሺ1െD୫ୟ୶ሻכNV୧୬୫୧୬כD୫ୟ୶NaൌሺVୟVୟୈሻכሺ1െD୫ୟ୶ሻכNV୧୬୫୧୬כD୫ୟ୶L =ሺౣሻכୈ୍ౌేכ౩ౙ其中L 单位:H f:Hz 电压:V, 电流:A匝比:n=ሺౣሻ=౩౦4. 计算初级匝数初级电感:L ୮ൌሺౣሻכ୲୍౦检验磁芯正规名牌磁性材料的Bm 不得大于3000Gs ,国产杂牌不大于2500Gs 更保险A 值是在磁芯上绕1000匝测得(美国)则N ൌ1000ටౌై此式中L 单位为mH变压器次级圈数:Ns>୬כ୍౦כ౦ୗכౣ*10其中S 为磁芯截面积,B୫值为3000Gs若A 值是用100匝测得且单位是nH/N ଶ,则N ൌ100ටౌై此式中L 单位为mH,A 单位为mH/N ଶ,在计算时要将A 的值由nH 转换为mH 后再代入式中计算;例如:某A 值为1300 nH/N ଶ, L 值为2.3mH,则A =1300nH/N ଶ=1.3 mH/N ଶ代入中计算得N 为133T 初级匝数为:Np=౩୬B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)Lp = 一次侧电感值(uH) Ip = 一次侧峰值电流(A) Np = 一次侧(主线圈)圈数 Ae = 铁心截面积(cm2 )B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定,以TDK Ferrite Core PC40为例,100℃时的B(max)为3900 Gauss ,设计时应考虑零件误差,所以一般取3000~3500Gauss 之间,若所设计的power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右,以避免铁心因高温而饱合,一般而言铁心的尺寸越大,Ae 越高,所以可以5. 匝比n=౩ౌ=ሺౣሻ晶体管的基极电流I =୍౦୦ూు6. 次级绕组匝数N ୱ=N *n N ୱଵ=౦כሺାౚሻכሺଵିୈౣ౮ሻሺౣሻכୈౣ౮多路输出时N ୱ୶=ሺ౮ାౚ౮ሻכ౩భభାౚభ其中x 代表几路I ୰୫ୱൌI √27. 原边供电绕组N ୟ=N ୱכ在多路输出时Vo 为主输出电压计算线径(包括初级次级)同左边8. 选择磁芯型号要满足,磁芯中心柱截面积S=0.09*√Po (cm ଶሻ或满足公式A=A ୣכA ୵ൌכଵలଶככ౩כౣכஔכౣכౙ(cm ସ ) ;Ae 是磁芯截面积(cm 2),Aw 是磁芯窗口面积(cm 2);f 的单位为Hz ,Bm 的单位为Gs ,取(1500)不大于3000Gs ,δ导线电流密度取:2~3A /mm ଶ ,K ୫窗口填充系数取0.2~0.4,Kc 磁芯填充系数,对于铁氧体该值取1做较大瓦数的 Power 。
确定MOSFET的耐压,一般在600V-630V之间,大多选600V
给MOSEFT留余量,留个30V-50V,所以MOS最大耐压不可超过550V 最大输入电压Vinmax=最大输入电压Vac*1.414(√2)确定次级反射电压:Vor=Vz/1.4(1.4是一个经验值)确定匝比:n=Vor/Vo(反射电压/输出电压)
根据伏秒平衡法则:
Von*Ton Voff*Toff
Ton
Voff Toff
Von
以上为理想占空比需设定一个效率η算输入功率:Pout Vo Io (输出电压*输出电流)Pout η求平均输入电流:
Pin Vinmin Vacmin*√2求平均输出电流:
Pout
Vout
输出的平均电流折射到初级线圈上的平均电流:
Iout
n
输入的平均电流和输出折射到初级的平均电流它们的腰线电流是相等的在一个on/off周期时:
Pin
D D
D
Iin
Iout Ior
Iang
D
Iin
Ior D
1-D ILin Ilor
Iin
Ior+Iin 以上为真实占空比
根据法拉第电磁感应定律得出:
di dt di
ILin r 腰线电流*电流纹波率D
占空比f
频率V*D
V为最小输入直流电压ILin*r*f Ilin为腰线电流IL ILin dt L
Ilor D
V L
时:。