开关电源之正激式开关电源变压器参数的计算

单管正激式开关电源变压器设计引言：设计目标：设计一个单管正激式开关电源变压器，输入电压为220V，输出电压为12V，输出电流为1A。

主要的设计目标如下：1.高能效：确保转换效率达到90%以上。

2.稳定性：在负载变化范围内，输出电压波动小于5%。

3.安全性：确保设计的变压器具有过载和短路保护功能。

4.成本：在满足以上要求的情况下，尽量降低设计成本。

设计过程：1.计算变压器的变比：由于输入电压为220V，输出电压为12V，所以变压器的变比为220/12=18.332.计算次级电流：输出电流为1A，因此次级电流为1A。

3.计算主磁环的Ae（过剩面积）：根据磁环材料的选择，可以得到主磁环的Ae值。

4.计算主磁环的直径D：根据所选择的磁环材料的饱和磁感应强度，可以得到主磁环的直径D。

5.计算次级绕组的匝数：次级绕组的匝数可以根据变比计算得出。

6.计算次级绕组的截面积：由于次级电流和次级绕组匝数已知，可以计算出次级绕组的截面积。

7.选择铁芯截面积：根据所需的变压器功率，可以选择合适的铁芯截面积。

8.计算输出电压波动：根据设计目标的要求，计算负载变化时输出电压的波动范围。

9.设计过载和短路保护：根据设计目标的要求，设计过载和短路保护电路，以确保变压器的安全性。

设计要点：1.磁环材料的选择：磁环材料应具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗，以提高变压器的效率。

2.绕组材料的选择：绕组材料应具有良好的导电性和低电阻，以减小损耗和提高效率。

3.绝缘材料的选择：绝缘材料应具有良好的绝缘性能和耐高温性能，以确保变压器的安全性和可靠性。

4.冷却系统的设计：变压器在工作中会产生一定的热量，需要设计合适的冷却系统，以保持变压器的温度在安全范围内。

总结：单管正激式开关电源变压器是一种常见的电源转换器，设计时需要考虑效率、稳定性、安全性和成本等因素。

在设计过程中，需要计算变压器的变比、次级电流、主磁环的Ae和直径、次级绕组的匝数和截面积，选择合适的铁芯截面积，设计合适的过载和短路保护电路，并选用合适的磁环材料、绕组材料和绝缘材料。

一、正激式开关电源高频变压器：No待求参数项 详细公式1 副边电压Vs Vs = Vp*Ns/Np2 最大占空比θonmax θonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

2、0.5是考虑输出整流二极管压降的调整值，以下同。

3 临界输出电感Lso Lso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θonmax2/(2*f*Po)1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Lso]}dt = Po2、Ton=θon/f4 实际工作占空比θon 如果输出电感Ls≥Lso：θon=θonmax否则： θon=√{2*f*Ls*Po /[(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)]}1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls]}dt = Po2、Ton=θon/f5 导通时间Ton Ton =θon /f6 最小副边电流Ismin Ismin = [Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θon2/(2*f*Ls)]/[(Vs-0.5)*θon]1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls+Ismin]}dt = Po2、Ton=θon/f7 副边电流增量ΔIs ΔIs = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls8 副边电流峰值Ismax Ismax = Ismin+ΔIs9 副边有效电流Is Is = √[(Ismin2+ Ismin*ΔIs+ΔIs2/3)*θon]1、Is=√[(1/T)*∫0ton(Ismin+ΔIs*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T10 副边电流直流分量Isdc Isdc = (Ismin+ΔIs/2) *θon11 副边电流交流分量Isac Isac = √(Is2- Isdc2)12 副边绕组需用线径Ds Ds = 0.5*√Is电流密度取5A/mm213 原边励磁电流Ic Ic = Vp*Ton / Lp14 最小原边电流Ipmin Ipmin = Ismin*Ns/Np15 原边电流增量ΔIp ΔIp = (ΔIs* Ns/Np+Ic)/η16 原边电流峰值Ipmax Ipmax = Ipmin+ΔIp17 原边有效电流Ip Ip = √[(Ipmin2+ Ipmin*ΔIp+ΔIp2/3)*θon]1、Ip=√[(1/T)*∫0ton(Ipmin+ΔIp*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T18 原边电流直流分量Ipdc Ipdc = (Ipmin+ΔIp/2) *θon19 原边电流交流分量Ipac Ipac = √(Ip2- Ipdc2)20 原边绕组需用线径Dp Dp = 0.55*√Ip电流密度取4.2A/mm221 最大励磁释放圈数Np′ Np′=η*Np*(1-θon) /θon22 磁感应强度增量ΔB ΔB = Vp*θon / (Np*f*Sc)23 剩磁Br Br = 0.1T24 最大磁感应强度Bm Bm = ΔB+Br25标称磁芯材质损耗P Fe(100KHz 100℃ KW/m3)磁芯材质PC30：P Fe = 600磁芯材质PC40：P Fe = 45026 选用磁芯的损耗系数ωω= 1.08* P Fe / (0.22.4*1001.2)1.08为调节系数27 磁芯损耗Pc Pc = ω*Vc*(ΔB/2)2.4*f1.228 气隙导磁截面积Sg 方形中心柱：Sg= [(a+δ′/2)*( b+δ′/2)/(a*b)]*Sc 圆形中心柱：Sg= {π*(d/2+δ′/2)2/[π*(d/2)2]} *Sc29 有效磁芯气隙δ′ δ′=μo*(Np2*Sc/Lp-Sc/AL)1、根据磁路欧姆定律：H*l = I*Np 有空气隙时：Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np又有：H = B/μ Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得：ΔB*lc/μc +ΔB*δ/μo = Vp*Ton*Np /Lp 式中：lc为磁路长度，δ为空气隙长度，Np为初级圈数，Lp为初级电感量，ΔB为工作磁感应强度增量；μo为空气中的磁导率，其值为4π×10-7H/m；2、ΔB=Vp*Ton/Np*Sc3、μc为磁芯的磁导率，μc=μe*μo4、μe为闭合磁路（无气隙）的有效磁导率，μe的推导过程如下：由：Hc*lc=Ip*Np Hc=Bc/μc=Bc/μe*μo Ip=Vp*Ton/Lpo 得到：Bc*lc/(μe*μo)=Np*Vp*Ton/Lpo又根据：Bc=Vp*Ton/Np*Sc 代入上式化简 得：μe = Lpo*lc/μo*Np2*Sc5、Lpo为对应Np下闭合磁芯的电感量，其值为：Lpo = AL*Np26、将式步骤5代入4，4代入3，3、2 代入1得：Lp =Np2*Sc/(Sc/AL +δ/μo)30 实际磁芯气隙δ如果δ′/lc≤0.005： δ=δ′如果δ′/lc＞0.03： δ=μo*Np2*Sc/Lp 否则 δ=δ′*Sg/Sc31 穿透直径ΔD ΔD = 132.2/√f32 开关管反压Uceo Uceo = √2 *Vinmax+√2 *Vinmax*Np/ Np′33 输出整流管反压Ud Ud = Vo+√2 *Vinmax*Ns/Np′34 副边续流二极管反压Ud′ Ud′=√2 *Vinmax*Ns/Np二、双端开关电源高频变压器设计步骤：No待求参数项 详细公式1 副边电压Vs 如果为半桥：Vs = Vp*Ns/(2*Np) 否则： Vs = Vp*Ns/Np2 最大占空比θonmax θonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

待求参数项详细公式1副边电压VsVs = Vp*Ns/Np2最大占空比θonmaxθonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

2、0.5是考虑输出整流二极管压降的调整值，以下同。

3临界输出电感LsoLso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θonmax2/(2*f*Po)1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Lso]}dt = Po2、Ton=θon/f4实际工作占空比θon如果输出电感Ls≥Lso：θon=θonmax否则：θon=√{2*f*Ls*Po /[(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)]}1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls]}dt = Po2、Ton=θon/f5导通时间TonTon =θon /f6最小副边电流IsminIsmin = [Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θon2/(2*f*Ls)]/[(Vs-0.5)*θon]1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls+Ismin]}dt = Po2、Ton=θon/f7副边电流增量ΔIsΔIs = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls8副边电流峰值IsmaxIsmax = Ismin+ΔIs9副边有效电流IsIs = √[(Ismin2+ Ismin*ΔIs+ΔIs2/3)*θon]1、Is=√[(1/T)*∫0ton(Ismin+ΔIs*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T10副边电流直流分量IsdcIsdc = (Ismin+ΔIs/2) *θon11副边电流交流分量IsacIsac = √(Is2- Isdc2)12副边绕组需用线径DsDs = 0.5*√Is电流密度取5A/mm213原边励磁电流IcIc = Vp*Ton / Lp14最小原边电流IpminIpmin = Ismin*Ns/Np15原边电流增量ΔIpΔIp = (ΔIs* Ns/Np+Ic)/η16原边电流峰值IpmaxIpmax = Ipmin+ΔIp17原边有效电流IpIp = √[(Ipmin2+ Ipmin*ΔIp+ΔIp2/3)*θon]1、Ip=√[(1/T)*∫0ton(Ipmin+ΔIp*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T18原边电流直流分量IpdcIpdc = (Ipmin+ΔIp/2) *θon19原边电流交流分量IpacIpac = √(Ip2- Ipdc2)20原边绕组需用线径DpDp = 0.55*√Ip电流密度取4.2A/mm221最大励磁释放圈数Np′Np′=η*Np*(1-θon) /θon22磁感应强度增量ΔBΔB = Vp*θon / (Np*f*Sc)23剩磁BrBr = 0.1T24最大磁感应强度BmBm = ΔB+Br25标称磁芯材质损耗PFe (100KHz 100℃ KW/m3)磁芯材质PC30：PFe = 600磁芯材质PC40：PFe = 45026选用磁芯的损耗系数ωω= 1.08* PFe / (0.22.4*1001.2)1.08为调节系数27磁芯损耗PcPc = ω*Vc*(ΔB/2)2.4*f1.228气隙导磁截面积Sg方形中心柱：Sg= [(a+δ′/2)*( b+δ′/2)/(a*b)]*Sc圆形中心柱：Sg= {π*(d/2+δ′/2)2/[π*(d/2)2]} *Sc29有效磁芯气隙δ′δ′=μo*(Np2*Sc/Lp-Sc/AL)1、根据磁路欧姆定律：H*l = I*Np 有空气隙时：Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np又有：H = B/μ Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得：ΔB*lc/μc +ΔB*δ/μo = Vp*Ton*Np /Lp式中：lc为磁路长度，δ为空气隙长度，Np为初级圈数，Lp为初级电感量，ΔB为工作磁感应强度增量；μo为空气中的磁导率，其值为4π×10-7H/m；2、ΔB=Vp*Ton/Np*Sc3、μc为磁芯的磁导率，μc=μe*μo4、μe为闭合磁路（无气隙）的有效磁导率，μe的推导过程如下：由：Hc*lc=Ip*Np Hc=Bc/μc=Bc/μe*μo Ip=Vp*Ton/Lpo 得到：Bc*lc/(μe*μo)=Np*Vp*Ton/Lpo又根据：Bc=Vp*Ton/Np*Sc 代入上式化简得：μe = Lpo*lc/μo*Np2*Sc5、Lpo为对应Np下闭合磁芯的电感量，其值为：Lpo = AL*Np26、将式步骤5代入4，4代入3，3、2 代入1得：Lp =Np2*Sc/(Sc/AL +δ/μo)30实际磁芯气隙δ如果δ′/lc≤0.005：δ=δ′如果δ′/lc＞0.03：δ=μo*Np2*Sc/Lp否则δ=δ′*Sg/Sc31穿透直径ΔDΔD = 132.2/√f32开关管反压UceoUceo = √2 *Vinmax+√2 *Vinmax*Np/ Np′33输出整流管反压UdUd = Vo+√2 *Vinmax*Ns/Np′34副边续流二极管反压Ud′Ud′=√2 *Vinmax*Ns/Np二、双端开关电源高频变压器：No待求参数项详细公式1副边电压Vs如果为半桥：Vs = Vp*Ns/(2*Np)否则： Vs = Vp*Ns/Np2最大占空比θonmaxθonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

单管正激式开关电源变压器设计设计一个单管正激式开关电源变压器的主要目标是将输入电压转换为所需的输出电压，并提供适当的电流输出。

这种类型的电源变压器由一个开关管、一个变压器、一个整流电路和一个滤波电路组成。

以下是一个设计单管正激式开关电源变压器的基本步骤：1.确定功率需求：首先，确定所需的输出功率，这将指导变压器的尺寸和开关管的容量选择。

输出功率通常以所需的输出电压和电流来计算，即P=V*I。

2.选择变压器参数：根据所需的输出功率和输入电压范围，选择适当的变压器参数。

变压器一般由工作频率、变比（输出电压与输入电压之比）和功率容量来定义。

变压器的变比可以通过变压器的匝数比来实现，即N2/N1，其中N2是次级（输出）匝数，N1是主级（输入）匝数。

3.选择开关管：选择能够承受所需输出功率的开关管。

开关管的选择与其导通电阻、封装、耐压和工作频率相关。

常用的开关管有晶体管和功率MOSFET。

4.设计整流电路：整流电路用于将开关管的高频交流输出转换为直流输出。

常见的整流电路包括单相桥式整流器和满桥式整流器。

整流电路的设计需要考虑所需的输出电压、电流和纹波功率因素。

5.设计滤波电路：滤波电路用于去除整流电路输出的高频纹波，并提供平滑的直流输出。

常见的滤波电路包括电容滤波器和电感滤波器。

滤波电路的设计需要考虑所需的输出电压纹波和效率。

6.进行模拟和数字仿真：使用计算机软件进行电路的模拟和数字仿真，以验证设计的正确性和性能。

7.制作原型并测试：根据设计的电路图和布局，制作原型并进行测试。

测试包括输出电压和电流的测量、纹波和效率的评估。

8.进行优化：根据测试结果进行设计的优化。

优化的目标包括提高效率、减小纹波和噪声，以及改进稳定性和可靠性。

上述步骤提供了一个基本的单管正激式开关电源变压器设计的框架。

具体的设计细节和参数将取决于所需的输出功率和输出电压等要求。

为了确保电路的稳定性和可靠性，建议在设计过程中仔细考虑电源的保护和故障检测机制。

正激式开关电源技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾一、正激式开关电源高频变压器:No 待求参数项详细公式 1 副边电压Vs Vs = Vp*Ns/Np 2 最大占空比θonmax θonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指:根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

2、0.5是考虑输出整流二极管压降的调整值，以下同。

23 临界输出电感Lso Lso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θonmax/(2*f*Po)ton1、由能量守恒:(1/T)*?{Vs*[(Vs-Vo)*t/Lso]}dt = Po 0 2、Ton=θon/f 如果输出电感Ls?Lso:θon=θonmax 4 实际工作占空比θon 否则:θon=?{2*f*Ls*Po /[(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)]}ton1、由能量守恒:(1/T)*?{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls]}dt = Po 0 2、Ton=θon/f5 导通时间Ton Ton =θon /f26 最小副边电流Ismin Ismin = [Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θon/(2*f*Ls)]/[(Vs-0.5)*θon]ton1、由能量守恒:(1/T)*?{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls+Ismin]}dt = Po 0 2、Ton=θon/f7 副边电流增量ΔIs ΔIs = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls 8 副边电流峰值Ismax Ismax = Ismin+ΔIs229 副边有效电流Is Is = ?[(Ismin+ Ismin*ΔIs+ΔIs/3)*θon]2ton1、Is=?[(1/T)*?(Ismin+ΔIs*t/Ton)dt] 0 2、θon= Ton/T10 副边电流直流分量Isdc Isdc = (Ismin+ΔIs/2) *θon2211 副边电流交流分量Isac Isac = ?(Is- Isdc) 12 副边绕组需用线径Ds Ds = 0.5*?Is2 电流密度取5A/mm13 原边励磁电流Ic Ic = Vp*Ton / Lp 14 最小原边电流Ipmin Ipmin = Ismin*Ns/Np 15 原边电流增量ΔIp ΔIp = (ΔIs*Ns/Np+Ic)/η 第1页共9页技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾 16 原边电流峰值Ipmax Ipmax = Ipmin+ΔIp2217 原边有效电流Ip Ip = ?[(Ipmin+ Ipmin*ΔIp+ΔIp/3)*θon]2ton1、Ip=?[(1/T)*?(Ipmin+ΔIp*t/Ton)dt] 0 2、θon= Ton/T18 原边电流直流分量Ipdc Ipdc = (Ipmin+ΔIp/2) *θon2219 原边电流交流分量Ipac Ipac = ?(Ip- Ipdc) 20 原边绕组需用线径Dp Dp = 0.55*?Ip2 电流密度取4.2A/mm21 最大励磁释放圈数Np′ Np′=η*Np*(1-θon) /θon 22 磁感应强度增量ΔB ΔB = Vp*θon / (Np*f*Sc) 23 剩磁Br Br = 0.1T24 最大磁感应强度Bm Bm = ΔB+Br标称磁芯材质损耗P 磁芯材质PC30:P = 600 FeFe25 (100KHz 100? KW/m3)磁芯材质PC40:P = 450 Fe2.41.226 选用磁芯的损耗系数ω ω= 1.08* P / (0.2*100) Fe1.08为调节系数2.41.227 磁芯损耗Pc Pc = ω*Vc*(ΔB/2)*f方形中心柱:Sg= [(a+δ′/2)*( b+δ′/2)/(a*b)]*Sc 28 气隙导磁截面积Sg 22圆形中心柱:Sg= {π*(d/2+δ′/2)/[π*(d/2)]} *Sc229 有效磁芯气隙δ′ δ′=μo*(Np*Sc/Lp-Sc/AL)1、根据磁路欧姆定律:H*l = I*Np 有空气隙时:Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np又有:H = B/μ Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得:ΔB*lc/μc +ΔB*δ/μo =Vp*Ton*Np /Lp式中:lc为磁路长度，δ为空气隙长度，Np为初级圈数，Lp为初级电感量，ΔB为工作磁感应强度增量;-7μo为空气中的磁导率，其值为4π×10H/m;2、ΔB=Vp*Ton/Np*Sc3、μc为磁芯的磁导率，μc=μe*μo4、μe为闭合磁路(无气隙)的有效磁导率，μe的推导过程如下:由:Hc*lc=I p*Np Hc=Bc/μc=Bc/μe*μo Ip=Vp*Ton/Lpo 得到:Bc*lc/(μe*μo)=Np*Vp*Ton/Lpo2又根据:Bc=Vp*Ton/Np*Sc 代入上式化简得:μe = Lpo*lc/μo*Np*Sc第2页共9页技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾25、Lpo为对应Np下闭合磁芯的电感量，其值为:Lpo = AL*Np26、将式步骤5代入4，4代入3，3、2 代入1得:Lp =Np*Sc/(Sc/AL +δ/μo)如果δ′/lc?0.005: δ=δ′230 实际磁芯气隙δ 如果δ′/lc,0.03: δ=μo*Np*Sc/Lp否则δ=δ′*Sg/Sc31 穿透直径ΔD ΔD = 132.2/?f 32 开关管反压Uceo Uceo = ?2*Vinmax+?2 *Vinmax*Np/ Np′ 33 输出整流管反压Ud Ud = Vo+?2*Vinmax*Ns/Np′ 34 副边续流二极管反压Ud′ Ud′=?2 *Vinmax*Ns/Np第3页共9页技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾二、双端开关电源高频变压器设计步骤:No 待求参数项详细公式如果为半桥:Vs = Vp*Ns/(2*Np) 1 副边电压Vs 否则: Vs = Vp*Ns/Np2 最大占空比θonmax θonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指:根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

正激式开关电源变压器参数的计算
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 1-6-3-2．正激式开关电源变压器参数的计算
 正激式开关电源变压器参数的计算主要从这几个方面来考虑。

一个是变压器初级线圈的匝数和伏秒容量，伏秒容量越大变压器的励磁电流就越小；另一个是变压器初、次级线圈的匝数比，以及变压器各个绕组的额定输入或输出电流或功率。

关于开关电源变压器的工作原理以及参数设计后面还要更详细分析，这里只做比较简单的介绍。

 1-6-3-2-1．正激式开关电源变压器初级线圈匝数的计算
 图1-17中，当输入电压Ui加于开关电源变压器初级线圈的两端，且变压器的所有次级线圈均开路时，流过变压器的电流只有励磁电流，变压器铁心中的磁通量全部都是由励磁电流产生的。

当控制开关接通以后，励磁电流就会随时间增加而增加，变压器铁心中的磁通量也随时间增加而增加。

根据电磁感应定理：
 e1 = L1di/dt = N1dф/dt = Ui —— K接通期间（1-92）
 式中E1为变压器初级线圈产生的电动势，L1为变压器初级线圈的电感量，ф为变压器铁心中的磁通量，Ui为变压器初级线圈的输入电压。

其中磁通量ф还可以表示为：。

正激式变压器开关电源电路参数的计算
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 开关电源原理与设计（连载15）正激式变压器开关电源电路参数的计算
 1-6-3．正激式变压器开关电源电路参数的计算
 正激式变压器开关电源电路参数计算主要对储能滤波电感、储能滤波电容，以及开关电源变压器的参数进行计算。

 正激式变压器开关电源储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算
 图1-17中，储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算，与图1-2的串联式开关电源中储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算方法基本相同，因此，我们可以直接引用（1-14）式和（1-18）式，即：
 式中Io为流过负载的电流（平均电流），当D = 0.5时，其大小正好等于流过储能电感L最大电流iLm的二分之一；T为开关电源的工作周期，T正好等于2倍控制开关的接通时间Ton ；ΔUP-P为输出电压的波纹电压，波纹电压ΔUP-P一般取峰-峰值，所以波纹电压等于电容器充电或放电时的电压增量，即：ΔUP-P = 2ΔUc。

 同理，（1-90）式和（1-91）式的计算结果，只给出了计算正激式变压器开。

电源设计中变压器的初、次级线圈匝数比算法
正激式开关电源输出电压一般是脉动直流的平均值，而脉动直流的平均值与控制开关的占空比有关，因此，在计算正激式开关电源变压器初、次级线圈的匝数比之前，首先要确定控制开关的占空比D，把占空比D确定之后，根据(1-77)式就可以计算出正激式开关电源变压器的初、次级线圈的匝数比：
 Uo = Ua =nUi× Ton/T = Upa×D —— 整个周期(1-77)
 由(1-77)可以求得：
 n=Uo/Ui*T —— 变压器匝数比(1-97)
 上式中，n为正激式开关电源变压器次级线圈与初级线圈的匝数比，即：n = N2/N1 ；Uo为输出直流电压，Ui为变压器初级输入电压，D为控制开关的占空比。

 在正常输出负载的情况下，正激式开关电源控制开关的占空比D最好取值为0.5左右。

这样，当负载比较轻的时候，占空比D会小于0.5，虽然储能滤波电感会出现断流，储能滤波电容充电时间缩短，放电时间增加，但由于输出电流比较小，储能滤波电容充、放电的电流也很小，所以在电容两端产生的电压纹波不会增大，反而减小；当输出负载比较重的时候，控制开关的占空比D会大于0.5，此时流过储能滤波电感的电流为连续电流，输出电流增大，储能滤波电容充电的时间增加，放电的时间缩短，因此，电容两端产生的电压纹波也不会增大很多。

 因此，如果正激式开关电源电路中的储能滤波电感和储能滤波电容充电以及控制开关占空比，三者取得合适，输出电压纹波会很小。

正激式开关电源变压器次级反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组与初线圈N1绕组的匝数比n。

正激式开关电源变压器参数的计算激式开关电源的变压器是系统中的重要组成部分之一，它用来将输入电压转换为适当的输出电压，并通过变压器来隔离输入和输出电路。

本文将详细介绍激式开关电源变压器参数的计算方法。

演绕比：激式开关电源变压器的演绕比是指主、副绕组之间的匝数之比。

主要由输入电压和输出电压决定。

一般情况下，演绕比为输出电压与输入电压的比值。

变比:变比是指主、副绕组的匝数之比。

变频比:变频比是指主、副绕组的频率之比。

变容比:变容比是指主、副绕组的容量之比。

变压比:变压比是指主、副绕组的电压之比。

计算转换比例时，需要考虑到输入输出电压、输入输出电流、变压器类型、功率及效率等因素。

在选择变压器时，需要根据设计需求确定转换比例。

以下是变压器参数计算的一般步骤：1.确定输入电压和输出电压：根据设计要求，确定所需的输入电压和输出电压。

2.计算变压比：根据输入电压和输出电压计算变压比。

变压比等于输出电压除以输入电压。

3.确定功率：根据设计要求，确定所需的功率。

4.选择变压器类型：根据功率、效率和空间要求，选择适当的变压器类型，例如EI型、EE型、EFD型等。

5.计算变压器匝数：根据变压比和变压器类型，计算主、副绕组的匝数。

根据变压比，副绕组的匝数等于主绕组的匝数乘以变压比。

6.计算电流：根据输入电压、输出电压、变压比和功率计算输入电流和输出电流。

输出电流等于功率除以输出电压，输入电流等于输出电流除以变压比。

7.验证：验证所计算出的参数是否满足设计要求，如功率、电流、限制条件等。

8.选择合适的变压器：根据所计算出的参数，选择合适的变压器。

考虑到输出功率大小和变压器的效率等因素。

在进行激式开关电源变压器参数计算时，需要注意以下几个问题：1.选择合适的变压器类型，根据功率、效率和空间要求进行选择。

2.变压器参数的计算必须满足设计要求，如功率、电流、效率等。

3.对于高功率和高效率要求的激式开关电源，需要根据具体设计要求选择专业的变压器供应商。

1.开关电源正激变压器和反激变压器的区别
反激变压器匝比等于反射电压/（输出电压--整流二极管压降）
反激变压器的实质是电感，能量存贮与气隙中
正激变压器是真正意思上的变压器，其后的拓扑就是个BUCK，所以正激就是变压器+BUCK，因此正激的输出电感，电容均按BUCK计算即可，在CCM模式下，电感前端的电压=输出电压/占空比
正激匝比等于输入端电压/（电感前端电压--二极管压降）
对相同的输入电压来说，正激可以输出较大的功率，而反激的则要小的多，因为反激的是靠磁心的励磁能量来输出功率。

拓扑差异不大，最明显的是正激的电源整流端有两个二极管，一个是用来续流的。

2.开关电源反激和正激的变压器设计是不是一样的。

由于反激电路中的变压器起的作用是储能（电感的作用）和变比的作用，而正激电路的作用就是变压器的正常的传递能量的作用，因此反激电路的变压器设计的时候要类似于电感的设计，一定注意磁饱和的问题（磁芯加气隙）。

正激变压器设计可按正常的变压器的设计方法即可。

开关电源变压器计算公式开关电源变压器是一种常用的电力转换装置，用于将输入的交流电转换为所需的输出电压，并向负载提供电能。

在开关电源变压器的设计和计算中，有几个关键参数需要考虑，包括输入电压、输出电压、输出功率、变压比、工作频率等。

在进行开关电源变压器计算时，首先需要确定输出电压和输出功率。

输出电压可以根据负载的要求和应用的需要来确定，输出功率则可以通过负载的功率需求来计算。

一般来说，输出功率可以根据负载的额定电流和额定电压来计算，公式为：输出功率（W）=负载电流（A）×负载电压（V）接下来需要确定输入电压和变压比。

输入电压可以根据应用的电网电压来确定，变压比可以根据输出电压和输入电压的比例来计算，公式为：变压比=输出电压（V）/输入电压（V）在确定输入电压和变压比后，可以通过变压器的变比关系来计算变压器的参数。

变压器的变比关系可以表示为：N2/N1=U2/U1=I1/I2其中，N1和N2分别表示原边和副边的匝数，U1和U2分别表示输入电压和输出电压，I1和I2分别表示输入电流和输出电流。

通过变比关系可以计算出原边和副边的匝数，公式为：N1=N2×(U1/U2)N2=N1×(U2/U1)同时，还需要考虑实际变压器中的功率损耗。

功率损耗可以包括铜损耗和铁损耗两部分。

铜损耗是由于变压器中导线的电阻而产生的，可以通过负载电流和电阻来计算。

铁损耗则是由于变压器磁芯中磁场变化而产生的，可以根据变压器的材质和工作频率来估算。

最后，还需要考虑变压器的工作频率对变压器参数的影响。

工作频率会影响变压器的磁芯材质选择和变压器损耗的计算。

一般来说，变压器使用的材料可以根据工作频率的不同而选择，常见的有铁氧体、硅钢等材料。

综上所述，开关电源变压器的计算需要考虑多个参数，包括输出电压、输出功率、输入电压、变压比、匝数、功率损耗和工作频率等。

根据这些参数可以计算出变压器的基本参数，并选择合适的材料和设计方案来满足应用需求。

正激反激类变压器计算
1、正激变压器的结构及基本工作原理
正激变压器是一种可以把输入电压调整成输出电压的变压器，它由上
直流线圈、下直流线圈和一块铁芯组成。

上直流线圈与下直流线圈的线圈
中心电流流入铁芯中，铁芯的磁场在上下线圈中交替改变，产生交变磁场，磁场通过变压器上端的绕组，下端的绕组中的磁感应电动势将输入的电压
调整成输出电压，从而实现变压器的正激变压作用。

2、正激变压器的计算方法
（1）计算正激变压器的规格。

正激变压器的规格主要由输入电压Vi，输出电压Vo以及额定功率给定。

计算正激变压器的规格时，应先计算负
载对正激变压器的额定输入电流，再根据给定的输入电压Vi，计算正激
变压器的额定输出电流，最后计算负载对正激变压器的额定输出电压V0。

（2）计算正激变压器的变比。

正激变压器的变比N为输入电压Vi和
输出电压Vo比值的倒数，即：N=Vi/Vo。

（3）计算正激变压器对应的上直流线圈的绕组数。

计算正激变压器
的上直流线圈绕组数可以根据正激变压器的变比N计算得出，N=K/J，其
中K为正激变压器的上直流线圈的绕组数，J为下直流线圈的绕组数，故
K=N*J。

要求：12V 转12V ，5W ，输入9~18V ，效率80%，开关频率100KHz ，Dmax=0.4，电流纹波率IoI I I r AC L 2=∆=（Io=I L 仅对正激） Io r I *=∆,r 取典型值0.4计算过程： 工作周期：us Kf T 1010011=== 导通时间：us Ton 4D *T ==变压器副边电压：V Vs 6.126.012V V o D =+=+=（忽略电感压降） 匝比：286.06.129*4.0*(min)====Vs D V Ns Np n in 初级匝数：19.2410*3.9*16.010*4*9**(min)66==∆=--Ae B Ton Vin Np （选取EPC10磁芯Ae=9.3mm 2） 次级匝数：84.67710*3.9*16.010*10*6.12**66==∆=--Ae B T Vs Ns （也有Ns=Np/n=24.19/0.286=84.58） 选择EPC10磁芯后，初次级匝数过多，EPC10 Ae=9.3mm 2根本绕不下那么多匝数，所以选择EPC13的磁芯试试，Ae=16mm 2 初级匝数：0625.1410*16*16.010*4*9**(min)66==∆=--Ae B Ton Vin Np 次级匝数：49.2187510*16*16.010*10*6.12**66==∆=--Ae B T Vs Ns （也有Ns=Np/n=14.0625/0.286=49.16958）初级电流波形应该为阶梯斜坡状波形（开关电源设计（第二版）P49），为了方便求其有效值，先将其平均为矩形波，这个矩形波的最高值假设为Ipft ，如果将幅值为Ipft 的矩形波再平均为直流信号，则直流电流为Ipft*Dmax 。

（如果直接近似为矩形波计算的有效值比阶梯斜坡状有效值偏大一点，不过大一点好像也没啥问题，小了才有问题。

）Ipft D Ipft Vin Po Pi *4.0*9max **(min)25.1===（80%的效率）推出 (min)125.3Vin Po Ipft = 幅值为Ipft 的矩形波的有效值为:A D Vin Po T Ton Ipft p Irms 37.1*(min)125.3*)(=== 若线径的选择基于500圆密耳/每有效值安培（就是4A/mm 2），所需圆密耳为所需圆密耳=68537.1*500)(*500==p Irms换算mm 2 S=685*5.067*10-4=3471*10-4mm 2（24-10*067.5*1mm =圆密耳）折算为线径 mm S d 6677.04==π (22)2(d r S ππ==)次级电流波形亦为阶梯斜坡状波形(开关电源设计（第二版）P56)，Ipft 即为Io ：若线径的选择基于500圆密耳/每有效值安培（就是4A/mm 2），所需圆密耳为所需圆密耳=132264.0*500)(*500==p Irms换算mm 2 S=132*5.067*10-4=669*10-4mm 2（24-10*067.5*1mm =圆密耳） 折算为线径 mm S d 29.04==π (22)2(d r S ππ==)复位绕组仅流过励磁电流，通常磁电流非常小，用线径小于30号（AWG ）的导线绕制即可。

开关电源设计技巧连载十正激式变压器开关电源电路参数的计算正激式变压器开关电源是一种常见的电源设计方案，广泛应用于各种电子设备中。

在设计正激式变压器开关电源时，我们需要计算一些电路参数来保证电源的正常工作。

以下是正激式变压器开关电源电路参数的计算方法。

1.输入电压计算：首先，需要确定正激式变压器开关电源的输入电压范围。

一般情况下，输入电压范围是根据电源的应用场所和要求来确定的。

例如，对于工业设备，输入电压范围一般为220VAC；对于电子设备，输入电压范围一般为110VAC。

因此，需要根据输入电压范围来选择合适的变压器。

2.输出电压计算：根据电源的应用场景和要求，确定所需的输出电压。

一般情况下，正激式变压器开关电源的输出电压范围是根据设备的工作电压要求来确定的。

例如，对于一些低功率的电子设备，输出电压一般为5VDC；对于一些高功率的电子设备，输出电压一般为12VDC或者24VDC。

因此，需要根据输出电压范围来选择合适的变压器和输出电路参数。

3.开关频率计算：开关频率是指开关管的开关频率，它决定了电源的工作频率。

一般情况下，开关频率是根据设备的工作要求来确定的。

例如，对于一些需要高效节能的设备，开关频率一般选择在20kHz以上；对于一些功率较低的设备，开关频率一般选择在50kHz以上。

因此，需要根据设备的工作要求来确定开关频率。

4.输出电流计算：输出电流是指电源输出给负载的电流，它决定了电源的输出功率。

一般情况下，输出电流是根据设备的功率要求和负载电阻来确定的。

例如，对于一些低功率的电子设备，输出电流一般在1A以下；对于一些高功率的电子设备，输出电流一般在10A以上。

因此，需要根据设备的功率要求和负载电阻来确定输出电流。

5.开关管参数计算：正激式变压器开关电源中的开关管是承担开关功能的主要器件。

在选择开关管时，需要根据前面计算的电路参数来确定合适的开关管。

例如，需要根据输入电压、输出电压、开关频率和输出电流来确定开关管的导通压降、导通电阻、关断速度和功耗等参数。

待求参数项详细公式1副边电压VsVs = Vp*Ns/Np2最大占空比θonmaxθonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

2、0.5是考虑输出整流二极管压降的调整值，以下同。

3临界输出电感LsoLso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θonmax2/(2*f*Po)1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Lso]}dt = Po2、Ton=θon/f4实际工作占空比θon如果输出电感Ls≥Lso：θon=θonmax否则：θon=√{2*f*Ls*Po /[(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)]}1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls]}dt = Po2、Ton=θon/f5导通时间TonTon =θon /f6最小副边电流IsminIsmin = [Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θon2/(2*f*Ls)]/[(Vs-0.5)*θon]1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls+Ismin]}dt = Po2、Ton=θon/f7副边电流增量ΔIsΔIs = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls8副边电流峰值IsmaxIsmax = Ismin+ΔIs9副边有效电流IsIs = √[(Ismin2+ Ismin*ΔIs+ΔIs2/3)*θon]1、Is=√[(1/T)*∫0ton(Ismin+ΔIs*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T10副边电流直流分量IsdcIsdc = (Ismin+ΔIs/2) *θon11副边电流交流分量IsacIsac = √(Is2- Isdc2)12副边绕组需用线径DsDs = 0.5*√Is电流密度取5A/mm213原边励磁电流IcIc = Vp*Ton / Lp14最小原边电流IpminIpmin = Ismin*Ns/Np15原边电流增量ΔIpΔIp = (ΔIs* Ns/Np+Ic)/η16原边电流峰值IpmaxIpmax = Ipmin+ΔIp17原边有效电流IpIp = √[(Ipmin2+ Ipmin*ΔIp+ΔIp2/3)*θon]1、Ip=√[(1/T)*∫0ton(Ipmin+ΔIp*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T18原边电流直流分量IpdcIpdc = (Ipmin+ΔIp/2) *θon19原边电流交流分量IpacIpac = √(Ip2- Ipdc2)20原边绕组需用线径DpDp = 0.55*√Ip电流密度取4.2A/mm221最大励磁释放圈数Np′Np′=η*Np*(1-θon) /θon22磁感应强度增量ΔBΔB = Vp*θon / (Np*f*Sc)23剩磁BrBr = 0.1T24最大磁感应强度BmBm = ΔB+Br25标称磁芯材质损耗PFe (100KHz 100℃ KW/m3)磁芯材质PC30：PFe = 600磁芯材质PC40：PFe = 45026选用磁芯的损耗系数ωω= 1.08* PFe / (0.22.4*1001.2)1.08为调节系数27磁芯损耗PcPc = ω*Vc*(ΔB/2)2.4*f1.228气隙导磁截面积Sg方形中心柱：Sg= [(a+δ′/2)*( b+δ′/2)/(a*b)]*Sc圆形中心柱：Sg= {π*(d/2+δ′/2)2/[π*(d/2)2]} *Sc29有效磁芯气隙δ′δ′=μo*(Np2*Sc/Lp-Sc/AL)1、根据磁路欧姆定律：H*l = I*Np 有空气隙时：Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np又有：H = B/μ Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得：ΔB*lc/μc +ΔB*δ/μo = Vp*Ton*Np /Lp式中：lc为磁路长度，δ为空气隙长度，Np为初级圈数，Lp为初级电感量，ΔB为工作磁感应强度增量；μo为空气中的磁导率，其值为4π×10-7H/m；2、ΔB=Vp*Ton/Np*Sc3、μc为磁芯的磁导率，μc=μe*μo4、μe为闭合磁路（无气隙）的有效磁导率，μe的推导过程如下：由：Hc*lc=Ip*Np Hc=Bc/μc=Bc/μe*μo Ip=Vp*Ton/Lpo 得到：Bc*lc/(μe*μo)=Np*Vp*Ton/Lpo又根据：Bc=Vp*Ton/Np*Sc 代入上式化简得：μe = Lpo*lc/μo*Np2*Sc5、Lpo为对应Np下闭合磁芯的电感量，其值为：Lpo = AL*Np26、将式步骤5代入4，4代入3，3、2 代入1得：Lp =Np2*Sc/(Sc/AL +δ/μo)30实际磁芯气隙δ如果δ′/lc≤0.005：δ=δ′如果δ′/lc＞0.03：δ=μo*Np2*Sc/Lp否则δ=δ′*Sg/Sc31穿透直径ΔDΔD = 132.2/√f32开关管反压UceoUceo = √2 *Vinmax+√2 *Vinmax*Np/ Np′33输出整流管反压UdUd = Vo+√2 *Vinmax*Ns/Np′34副边续流二极管反压Ud′Ud′=√2 *Vinmax*Ns/Np二、双端开关电源高频变压器：No待求参数项详细公式1副边电压Vs如果为半桥：Vs = Vp*Ns/(2*Np)否则： Vs = Vp*Ns/Np2最大占空比θonmaxθonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

正激式变压器开关电源电路参数的计算
1.输入滤波电路
输入滤波电路用于消除输入交流电信号中的高频噪声和其他不稳定因素。

一般采用电感和电容元件组成的LC滤波电路。

在计算数值时，可以
先确定所需的电感和电容数值范围，然后通过计算公式得出具体数值。

2.整流电路
整流电路用于将输入交流电信号转换为直流电信号。

正激式变压器开
关电源电路中，常采用二极管整流电路，其中包括半波整流和全波整流。

计算整流电路参数时，需要考虑到输入电压的峰值和负载电流等因素。

3.电容滤波电路
电容滤波电路用于对整流后的直流电信号进行滤波平滑处理，去除波
动和纹波。

计算电容滤波电路参数时，需要考虑到输出纹波电压的要求、
电容的最小阻抗频率等因素。

4.开关电路
开关电路用于控制输入交流电信号的通断，将其转换为开关信号供给
变压器主电路。

常用的开关电路包括MOSFET开关电路和IGBT开关电路。

在计算开关电路参数时，需要考虑到开关的电流和电压要求、开关频率等
因素。

5.变压器
变压器用于将输入的交流电信号变换为输出的直流电信号，它是整个
正激式变压器开关电源电路中最核心的部分。

在计算变压器参数时，需要
考虑到输入输出电压的变化范围、输出电流的要求、变压器的效率等因素。

以上是正激式变压器开关电源电路参数的计算方法和要点。

在实际设计中，还需要综合考虑安全性、可靠性和成本等因素，选择合适的元件和参数。

此外，也可以借助专业的电源设计软件进行参数计算和模拟分析，以提高设计的准确性和效率。

正激式变压器开关电源电路参数的计算正激式变压器开关电源电路是一种常见的开关电源拓扑结构，其工作原理是通过对输入电压进行开关变换来实现输出电压的调整。

在计算该电路的参数时，需要考虑输入电压、输出电压、工作频率、变压器参数以及开关管参数等因素。

1. 输入电压（Vin）：输入电压是指电路供电的直流电压，一般由输入端的整流电路提供。

在计算参数之前，需要先确定合适的输入电压范围。

2. 输出电压（Vout）：输出电压是经过变压器变换后的直流电压，一般由输出端的滤波电路提供。

根据设计需求确定合适的输出电压。

3.工作频率（f）：工作频率是指开关电源电路每秒钟切换的次数，一般在几十kHz至几MHz范围内。

根据设计需求和开关管的特性选择合适的工作频率。

4.变压器参数：变压器是正激式变压器开关电源电路的核心元件，其参数包括输入端绕组的匝数Np、输出端绕组的匝数Ns、铁芯面积A、磁通密度B等。

在计算变压器的参数之前，需要先确定变压器的输入输出电压比。

5. 开关管参数：开关管是正激式变压器开关电源电路的开关元件，其参数包括导通电阻Ron、关断电阻Roff、最大导通电流Imax等。

根据变压器参数和设计需求选择合适的开关管。

计算正激式变压器开关电源电路的参数一般分为两步：第一步是变压器的参数计算。

根据输入输出电压比和变压器的匝数关系，计算变压器的匝数比Np/Ns。

然后根据变压器的输入端电压和输出端电压，计算变压器的变比。

根据变压器的变比和输入电压，计算变压器的输入电流。

根据变压器的输入电流和输入电压，计算变压器的功率。

根据变压器的功率和铁芯面积，计算变压器的磁通密度。

第二步是开关管的参数计算。

根据变压器的输入电流、开关管的导通电阻和输出电压，计算开关管导通时的功耗。

根据开关管的导通电阻和工作频率，计算开关管导通时的热损耗。

根据变压器的输出电流、开关管的关断电阻和输入电压，计算开关管关断时的功耗。

根据开关管的关断电阻和工作频率，计算开关管关断时的热损耗。

正激开关电源变压器计算
要计算开关电源变压器，需要考虑以下几个因素：
1. 输入电压（Vin）和输出电压（Vout）：确定所需的输入和输出电压是计算变压器的重要参数。

2. 输入电流（Iin）和输出电流（Iout）：通过当前通过变压器的电流，可以确定变压器的额定电流和功率。

3. 变压器的变比（N）：变比是指变压器的输入和输出电压之间的比例关系。

可以通过Vout/Vin计算。

4. 变压器的效率（η）：效率是指变压器将输入的电能转化为输出电能的能力，通常表示为百分比。

可以通过输出功率除以输入功率计算。

5. 变压器的功率损耗：考虑变压器的铜损耗和铁损耗，它们会减少变压器的效率。

基于以上参数，可以进行以下计算：
1. 计算变压器的变比：
使用公式 N = Vout / Vin
2. 计算变压器的输入功率（Pin）：
使用公式 Pin = Vin * Iin
3. 计算变压器的输出功率（Pout）：
使用公式 Pout = Vout * Iout
4. 计算变压器的效率（η）：
使用公式η = (Pout / Pin) * 100
5. 计算变压器的功率损耗：
使用公式功率损耗 = 输入功率 - 输出功率
请注意，这只是一个简单的计算方法，实际的变压器设计可能涉及更多的参数和考虑因素。

因此，在实际应用中，建议咨询专业工程师进行详细设计和计算。