开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总

《开关电源》笔记三种基础拓扑（buck boost buck-boost ）的电路基础： 1， 电感的电压公式dtdILV =＝T I L ∆∆，推出ΔI ＝V ×ΔT/L2， sw 闭合时，电感通电电压V ON ，闭合时间t ON sw 关断时，电感电压V OFF ，关断时间t OFF3， 功率变换器稳定工作的条件：ΔI ON ＝ΔI OFF 即，电感在导通和关断时，其电流变化相等。

那么由1，2的公式可知，V ON ＝L ×ΔI ON /Δt ON ，V OFF ＝L ×ΔI OFF /Δt OFF ，则稳定条件为伏秒定律：V ON ×t ON ＝V OFF ×t OFF4， 周期T ，频率f ，T ＝1/f ，占空比D ＝t ON /T ＝t ON /（t ON ＋t OFF ）→t ON ＝D/f ＝TD→t OFF ＝（1－D ）/f电流纹波率r P51 52r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值ΔI ＝E t /L μH E t ＝V ×ΔT （时间为微秒）为伏微秒数，L μH 为微亨电感，单位便于计算 r ＝E t /（ I L ×L μH ）→I L ×L μH ＝E t /r →L μH ＝E t /（r* I L ）都是由电感的电压公式推导出来 r 选值一般0.4比较合适，具体见 P53电流纹波率r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 在临界导通模式下，I AC ＝I DC ，此时r ＝2 见P51 r ＝ΔI/ I L ＝V ON ×D/Lf I L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/Lf I L →L ＝V ON ×D/rf I L 电感量公式：L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/rf I L ＝V ON ×D/rf I L 设置r 应注意几个方面：A,I PK ＝（1＋r/2）×I L ≤开关管的最小电流，此时r 的值小于0.4，造成电感体积很大。

开关电源中的公式1， 电感的电压公式dt dI LV =＝TI L ∆∆，推出ΔI ＝V ×ΔT/L 2， 电感存储的能量用峰值电流计算21×L ×I 2PK3，H ＝B/μ→B ＝μH ，μ是材料的磁导率。

空气磁导率μ0=4π×10-7H/m 也称磁场强度，场强，磁化力，叠加场等。

单位A/m4，磁通量：通过一个表面上B 的总量 Φ＝⎰•SB ds ，如果B 是常数，则Φ＝BA ，A 是表面积。

单位是特斯拉（T ）或韦伯每平方米Wb/m 25， 安培环路定律，矢量H 沿闭合曲线积分，等于包围此曲线的电流代数总和∑⎰=I dl H ，电流和电磁场的方向符合右手螺旋定则。

6，电磁感应定律，法拉第定律和楞次定律的合称：N 匝线圈的感应电动势e ＝－N t∆∆φ，电感线圈可以近似表示为e=-tNBA∆,A 为线圈面积。

线圈感应电流产生的磁通总是阻止外加磁场的变化，保持原磁场。

7， 电感的自感：总磁通Ψ＝N Φ，与电流i 成正比，Ψ＝Li ＝N Φ，L ＝i N φ，e ＝－N t∆∆φ，所以，e ＝－t i L ∆∆＝-L dtdi。

自感总是阻止电流的变化，保持线圈的磁通不变。

一匝线圈的感应电动势为-t ∆∆φ，N 匝线圈为－N t∆∆φ，所以总磁通或磁链Ψ＝N Φ8， 电感储能：W ＝⎰t uidt 0＝⎰t idt dt Ldi 0＝⎰iLidi 0＝21Li 2 9， 磁芯储能。

如右图 1-9N 匝磁环，磁导率为μ，内外径分别为d 和D ，内外径之比接近1，磁路的平均长度l ＝∏*（ D+d ）/2，磁环截面积为A ，均匀磁环。

加电压u感应电压e ＝-u ＝N t ∆∆φ＝NA dtdB由安培环路定律∑⎰=I dl H 得，H l ＝Ni ，i ＝NHl输入到磁场的能量为We ＝⎰t uidt 0＝⎰t dt NHldt NAdB 0*We ＝⎰BHlAdB 0＝V ⎰BHdB 0，式中B 为最终达到的最大值，V ＝A l 为磁环体积。

开关电源输出电压计算公式
【实用版】
目录
1.开关电源概述
2.开关电源输出电压计算公式
3.公式应用实例
正文
1.开关电源概述
开关电源是一种采用现代电力电子技术，通过开关管的开通和关断，实现输入电压和输出电压之间能量传递的电源。

与传统的线性稳压器相比，开关电源具有更高的转换效率、更小的体积和更低的成本。

因此，在现代电子设备中，开关电源得到了广泛的应用。

2.开关电源输出电压计算公式
开关电源输出电压的计算公式为：
输出电压 = 输入电压×增益×开关频率
其中，增益是指开关电源的电压放大倍数，通常由开关电源的设计确定；开关频率是指开关管的开关速度，单位为赫兹（Hz）。

需要注意的是，开关电源的输出电压受到许多因素的影响，如开关管的导通损耗、开关频率、磁性元件的磁芯损耗等。

因此，在实际应用中，需要根据具体情况对输出电压进行调整。

3.公式应用实例
假设一个开关电源的输入电压为 220V，增益为 1.5，开关频率为
50kHz。

根据公式，可以计算出该开关电源的输出电压为：
输出电压 = 220V × 1.5 × 50kHz = 16500V
这意味着，该开关电源可以将 220V 的输入电压转换为 16500V 的输出电压。

需要注意的是，这里的输出电压是指在没有考虑其他损耗因素的前提下计算的理论值。

开关电源容量计算公式⼀。

蓄电池组总容量计算(按近期配置)Q≥KIT、{η[1+α(t－25)]}Q：蓄电池总容量(AH)；K：安全系数，取1、25；I：负荷电流(A)；T：放电⼀时数(H)，⼀般市区取3⼀时，郊区取6⼀时；η：放电容量系数，1⼀时0。

45，2⼀时0。

61，3⼀时0。

75，4⼀时0。

79，6⼀时0。

88，8⼀时0。

94，10⼀时1、00；t：电池所在地最低环境温度值，有采暖设备＋15℃，⼀采暖设备＋5℃；α：电池温度系数(1、℃)，放电时间>10⼀时，α＝0。

006，10≥放电时间≥1⼀时，α＝0。

008，放电时间<1⼀时，α＝0。

01；例：⼀个郊区基站，负荷电流为50A，有采暖设备，请整定蓄电池容量。

Q’=1、25506、{0。

88[1+0。

008(15-25)]}=463AH取Q＝600AH，蓄电池配置300AH共2组。

⼀。

开关电源容量计算(机架容量按远期配置，模块安近期配置)1、计算蓄电池充电电流I蓄＝Q、(0。

84T)Q为蓄电池容量，T为充电时间，⼀般取10⼀时。

2、计算开关电源电流I＝I蓄＋I负荷3、按N＋1配置例：⼀个郊区基站，负荷电流为60A，蓄电池为500AH2组，请整定开关电源电流。

I蓄＝Q、(0。

84T)＝5002、(0。

8410)＝119AI＝119＋60＝179A若开关电源机架为200A，模块为20A，则满配。

若开关电源机架为300A，模块为30A，则配置7个模块。

若开关电源机架为300A，模块为50A，则配置5个模块。

三。

通信⼀交流负荷计算1、计算浮充功率P浮＝2、2024IP浮为浮充功率，I为通信⼀直流负荷。

2、计算充电功率P充＝2、3524Q、8。

4P充为充电功率，Q为蓄电池容量。

3、计算交流功率P＝(P浮＋P充)、ηP为交流功率，η为效率，⼀般η取0。

9。

4、计算油机功率P＝(P浮+P充+Pup+P空调+P照明)、ηP为油机功率，η为效率，⼀般η取0。

最全开关电源相关计算开关电源是一种将不稳定的电压转换成稳定的输出电压的电源装置。

它采用了开关管（通常是MOS管）的开关动作，通过时序控制产生一个高速的开关电压，然后通过电感和电容进行滤波以得到稳定的输出电压。

开关电源的效率高、体积小、重量轻且可靠性强，因此在现代电子设备中得到广泛应用。

在设计和计算开关电源时，一般需要考虑以下几个方面：1.输入功率计算：输入功率（Pin）是指从交流电源输入到开关电源的实际功率，可以通过以下公式计算：Pin = Vac × Iac × Power Factor其中，Vac是交流电源的电压值，Iac是交流电源的电流值，Power Factor是功率因素。

2.输出功率计算：输出功率（Pout）是指开关电源输出的电功率，可以通过以下公式计算：Pout = Vout × Iout其中，Vout是开关电源的输出电压值，Iout是开关电源的输出电流值。

3.开关电源的效率计算：效率（η）是指开关电源输出功率与输入功率之间的比率，可以通过以下公式计算：η = Pout / Pin × 100%4.输出电压波动计算：输出电压波动（Vripple）是指开关电源输出电压的纹波（波动），可以通过以下公式计算：Vripple = (ΔI × DT) / (2 × C)其中，ΔI是输出电流的波动值，DT是开关频率下通导时间的百分比，C是输出电容值。

5.电感电流峰值计算：电感电流峰值（Ipeak）是指开关电源输出电感上的最大电流值，可以通过以下公式计算：Ipeak = Iout + (ΔI / 2)其中，Iout是开关电源的输出电流值，ΔI是输出电流的波动值。

6.输出电容计算：输出电容（Cout）是为了减小输出电压波动而加入的电容，可以通过以下公式计算：Co ut = (ΔI × DT) / (2 × Vripple)其中，ΔI是输出电流的波动值，DT是开关频率下通导时间的百分比，Vripple是允许的输出电压波动值。

开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总一、MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax：式中：Vor为副边折射到原边的反射电压，当输入为AC 220V时反射电压为135V；VminDC为整流后的最低直流电压；VDS为MOSFET功率管导通时D与S极间电压，一般取10V。

二、变压器原边绕组电流峰值IPK为:式中：η为变压器的转换效率；Po为输出额定功率，单位为W。

三、变压器原边电感量LP:式中：Ts为开关管的周期(s)；LP单位为H。

式中：Ae为磁芯的有效截面积(cm2)；△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)；Lp单位取H，IPK单位取A，lg单位为mm。

五、变压器磁芯反激式变换器功率通常较小，一般选用铁氧体磁芯作为变压器磁芯，其功率容量AP为式中：AQ为磁芯窗口面积，单位为cm2；Ae为磁芯的有效截面积，单位为cm2；Po是变压器的标称输出功率，单位为W；fs为开关管的开关频率；Bm为磁芯最大磁感应强度，单位为T；δ为线圈导线的电流密度，通常取200～300A/cm2，η是变压器的转换效率；Km为窗口填充系数，一般为0.2~0.4；KC为磁芯的填充系数，对于铁氧体为1.0。

根据求得的AP值选择余量稍大的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之比较大的磁芯，这样磁芯的窗口有效使用系数较高，同时可以减少漏感。

六、变压器原边匝数NP:式中：△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)，Ae单位为cm2，Ts单位为s。

式中：VD为变压器二次侧整流二极管导通的正向压降。

八、功率开关管的选择开关管的最小电压应力UDS一般选择DS间击穿电压应比式(9)计算值稍大的MOSFET功率管。

九、绕组电阻值R：式中：MUT为平均每匝导线长度(cm)；N为导线匝数；为20℃时导线每cm的电阻值(μΩ)。

十、绕组铜耗PCU为：原、副边绕组电阻值可通过求绕组电阻值R的公式求出，当求原边绕组铜耗时，电流用原边峰值电流IPK 来计算;求副边绕组铜耗时，电流用输出电流Io来计算。

开关电源设计计算公式开关电源是一种能将交流电转换为直流电的电源，其特点是高效率、体积小、功率密度高。

开关电源的设计可分为两个部分：功率部分和控制部分。

功率部分主要包括输入滤波电路、整流电路、滤波电路和开关变换电路等；控制部分主要包括PWM控制电路和反馈控制电路等。

下面将详细介绍开关电源设计的计算公式。

1.输入电压计算公式：开关电源的输入电压可以由交流电源转换得到。

常用的交流电压为220V或110V。

对于220V交流电压来说，经过整流和滤波后，得到的平均电压为：Vavg = Vpk / π其中，Vavg为平均电压，Vpk为峰值电压。

2.输出电压计算公式：开关电源的输出电压取决于开关变换电路的设计。

常见的开关变换电路包括降压变换、升压变换和变换。

a.降压变换电路：降压变换电路是将输入电压通过变压器降低得到所需的输出电压。

降压变换电路的输出电压计算公式为：Vo = Vin * (D / (1-D))其中，Vo为输出电压，Vin为输入电压，D为占空比。

b.升压变换电路：升压变换电路是将输入电压通过变压器升高得到所需的输出电压。

升压变换电路的输出电压计算公式为：Vo = (Vin / (1-D)) * D其中，Vo为输出电压，Vin为输入电压，D为占空比。

c.变换电路：变换电路是将输入电压通过变压器升高或降低得到所需的输出电压。

变换电路的输出电压计算公式为：Vo = (Vin / (1-D1)) * D1 * (1-D2)其中，Vo为输出电压，Vin为输入电压，D1和D2为占空比。

3.电流计算公式：开关电源的电流计算包括输入电流和输出电流。

a.输入电流计算公式：输入电流计算公式为：Iin = Pout / (η * Vin)其中，Iin为输入电流，Pout为输出功率，η为开关电源的效率，Vin为输入电压。

b.输出电流计算公式：输出电流计算公式为：Iout = Pout / Vo其中，Iout为输出电流，Pout为输出功率，Vo为输出电压。

输入输出电压关系D TTonVin Vout ==开关管电流IoutIq =(max)1开关管电压VinVds =二极管电流)1(1D Iout Id −×=二极管反向电压VinVd =12、BOOST 电路输入输出电压关系D Ton T T Vin Vout −=−=11开关管电流11((max)1DIout Iq −×=开关管电压Vout Vds =二极管电流IoutId =1二极管反向电压VoutVd =13、BUCK BOOST 电路输入输出电压关系D DTon T Ton Vin Vout −=−=1开关管电流11((max)1DIout Iq −×=开关管电压VoutVin Vds −=二极管电流IoutId =1二极管反向电压VoutVin Vd −=1大比特压器论坛 p ://b b .b i g -b i t .c o m输入输出电压关系DDVin Vout −=1开关管电流)1((max)1DD Iout Iq −×=开关管电压VoutVin Vds +=二极管电流IoutId =1二极管反向电压VinVout Vd +=15、FLYBACK 电路输入输出电压关系LpIout VoutT D Vin Vout ×××=2开关管电流(max)1LpTonVin Iq ×=开关管电压NsNp Vout Vin Vds ×+=二极管电流IoutId =1二极管反向电压NpNs Vin Vout Vd ×+=16、FORW ARD 电路输入输出电压关系D NpNsT Ton Np Ns Vin Vout ×=×=开关管电流Iout NpNsIq ×=(max)1开关管电压VinVds ×=2二极管电流DIout Id ×=1大比特电子变压器论坛 ht t p ://b b s .b i g -b i t .c o m二极管反向电压NpNs Vin Vout Vd ×+=17、2SWITCH FORWARD 电路输入输出电压关系D NpNsT Ton Np Ns Vin Vout ×=×=开关管电流Iout NpNsIq ×=(max)1开关管电压VinVds =二极管电流DIout Id ×=1二极管反向电压NpNs Vin Vout Vd ×+=18、ACTIVE CLAMP FORWARD 电路输入输出电压关系D NpNsT Ton Np Ns Vin Vout ×=×=开关管电流Iout Np NsIq ×=(max)1开关管电压)11(DVin Vds −×=二极管电流DIout Id ×=1二极管反向电压DNp Ns Vin Vout Vd −××+=111变压器论坛 hp s .b i g -b i t .c o m输入输出电压关系D NpNsT Ton Np Ns Vin Vout ×=×=开关管电流Iout NpNsIq ×=(max)1开关管电压VinVds =二极管电流)21(21D IoutD Iout Id −×+×=二极管反向电压21Vin Np Ns Vd ×=10、PUSH PULL 电路输入输出电压关系D NpNsT Ton Np Ns Vin Vout ××=××=22开关管电流Iout NpNsIq ×=(max)1开关管电压VinVds ×=2二极管电流)21(21D IoutD Iout Id −×+×=二极管反向电压NpNs Vin Vd ×=1大变压器论坛 ht t p :s .b i g -b i t .c o m输入输出电压关系D NpNsT Ton Np Ns Vin Vout ××=××=22开关管电流Iout NpNsIq ×=(max)1开关管电压VinVds =二极管电流)21(21D IoutD Iout Id −×+×=二极管反向电压NpNs Vin Vd ×=112、PHASE SHIFT ZVT输入输出电压关系D NpNsT Ton Np Ns Vin Vout ××=××=22开关管电流Iout NpNsIq ×=(max)1开关管电压Vin Vds =二极管电流Iout Id ×=211二极管反向电压NpNs Vin Vd ×=1大比特变压器论坛 ht t p ://b b s .b i g -b i t .c o m。

开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax：式中：Vor为副边折射到原边的反射电压，当输入为AC220V时反射电压为135V；VminDC为整流后的最低直流电压；VDS为MOSFET功率管导通时D与S极间电压，一般取10V。

变压器原边绕组电流峰值IPK为:式中：η为变压器的转换效率；Po为输出额定功率，单位为W。

变压器原边电感量LP:式中：Ts为开关管的周期(s)；LP单位为H。

变压器的气隙lg:式中：Ae为磁芯的有效截面积(cm2)；△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)；Lp单位取H，IPK单位取A，lg单位为mm。

变压器磁芯反激式变换器功率通常较小，一般选用铁氧体磁芯作为变压器磁芯，其功率容量AP为式中：AQ为磁芯窗口面积，单位为cm2；Ae为磁芯的有效截面积，单位为cm2；Po 是变压器的标称输出功率，单位为W；fs为开关管的开关频率；Bm为磁芯最大磁感应强度，单位为T；δ为线圈导线的电流密度，通常取200～300A/cm2，η是变压器的转换效率；Km 为窗口填充系数，一般为0.2~0.4；KC为磁芯的填充系数，对于铁氧体为1.0。

根据求得的AP值选择余量稍大的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之比较大的磁芯，这样磁芯的窗口有效使用系数较高，同时可以减少漏感。

变压器原边匝数NP:式中：△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)，Ae单位为cm2，Ts单位为s。

变压器副边匝数Ns:式中：VD为变压器二次侧整流二极管导通的正向压降。

功率开关管的选择开关管的最小电压应力UDS一般选择DS间击穿电压应比式(9)计算值稍大的MOSFET功率管。

绕组电阻值R：式中：MUT为平均每匝导线长度(cm)；N为导线匝数；为20℃时导线每cm的电阻值(μΩ)。

绕组铜耗PCU为：原、副边绕组电阻值可通过求绕组电阻值R的公式求出，当求原边绕组铜耗时，电流用原边峰值电流IPK来计算;求副边绕组铜耗时，电流用输出电流Io来计算。