分享 一种小功率开关电源变压器设计和制作

小型电源变压器的设计与制作这里介绍的是适用于50Hz、容量在500V A以下的单相电源变压器的简易设计方法。

设计电源变压器前，应理解所设计的电源的技术参数要求，如初级、次级电压、电流、整流电路类型、性质等等。

小型电源变压器的主要制作材料是硅钢片和漆包线。

常用硅钢片的品种和电磁性能见表1。

硅钢片是在铁中参加0.8~4.5%硅而形成的一种磁性材料，掺入硅以后，可以进步电阻率，并有利于奋力有害杂质、进步磁导率、降低铁损，但硬度和脆性增高，导热系数降低，对机械加工和散热不利。

厚度越薄，铁损越小，变压器发热越少，效率越高，假设遇工作频率较高的场合，应选用0.05~0.20mm的规格。

表1中各参数的解释如下：1．铁损当电感元件通有交流电流时，线圈铁芯中会出现两种损耗：其一是铁磁材料会被交流电流产生的磁场反复磁化，引起铁芯内部分子之间的摩擦和碰撞，产生热量，由此引起的铁心损耗叫做“磁滞损耗〞；再那么，铁心是导体，在交变磁场中会感应出交变的漩涡状感生电流，称为“涡流〞，涡流在铁芯中流动，使铁芯发热，消耗电能，形成涡流损耗。

涡流损耗和磁滞损耗统称为铁损。

铁损与交流电的频率有关，频率越高，损耗越大；铁损还与磁感应强度有关，磁感应强度越高，铁损越大。

硅钢片的铁损是在温度为200C、磁感应强度随时间按正弦规律变化的条件下测定的，在工程中铁损用P10/50、P15/50、P17/50表示，其中下脚标表示测定条件为交流频率50Hz、磁感应强度分别为1.0T〔特斯拉〕、1.5T、1.7T，其数值为每千克硅钢片的消耗功率〔瓦特〕。

另外，变压器还存在铜损，因为大多数变压器的线圈是用漆包线绕制的，电流通过导线电阻会产生热效应，消耗能量，形成铜损〔由于变压器导线一般为铜导线，故将导线电阻形成的损耗一概叫做铜损〕，铜损与铁心材料无关。

铜损也使变压器温度升高，效率降低。

2．不同磁场强度下的磁感应强度铁心温度为20℃，将铁心试样设置在退磁状态，在标定频率〔50Hz〕下磁感应强度按正弦规律变化，当交流磁场〔即磁动势，单位为A/m〕的峰值到达某一标定值时，铁芯试样磁感强度的峰值为标准磁感强度〔简称磁感应强度或磁感〕，单位为T。

小型开关电源设计ABSTRACTThis paper mostly describes the whole design and debugging of the minitype switched voltage regulator power, which is composed of six parts. The second part wrote about the element and the third part wrote about the design step of minitipe switched power. The model includes import loop, output loop, feedback loop, control loop and the design of transformer. The latter includes hardware debugging and experiment results analyzing. After experimentation, I think out the relations among output voltage, import voltage, duty ratio and switched frequency and also the relations of import current, transformer coil ratio and the output current. In addition, I put forward relevant methods by myself for many problems which are met with during the course of the experimentation.Keywords: switched power 、regulated power、transformer摘要本设计主要描述小型开关电源的整个设计和调试过程，本文包括六个主要部分，第一部分介绍开关电源的发展状况。

小功率开关电源的设计小功率开关电源是一种基于开关电路工作原理的电源，主要用于供应低功率电子设备的电能。

它具有体积小、高效率、稳定性好等特点，广泛用于家用电器、通信设备、电子产品等领域。

本文将逐步介绍小功率开关电源的设计过程。

首先，为了设计一个小功率开关电源，我们需要确定输出电压和输出电流的需求。

这可以根据所要供应的设备的电压和电流要求来决定。

然后，我们需要选择一个适当的开关电源拓扑结构。

常见的拓扑结构包括单端反激、双端反激、前级DC-DC转换器等。

在选择拓扑结构时，需要考虑输出电压、电流波形等因素。

接下来，我们需要选取合适的开关元件，包括开关管和二极管。

开关管的选择要考虑其最大耐压、导通压降、导通电阻等参数，而二极管的选择要考虑其反向耐压、导通电压降、导通电流等参数。

通常情况下，硅石墨二极管被广泛用于小功率开关电源，因为它具有导通电压低、开关速度快等特点。

然后，我们需要设计适当的控制电路和反馈回路。

控制电路一般使用PWM调制技术来实现对开关管的控制。

在PWM调制技术中，通过改变开关管的开关周期和开关占空比来控制输出电压和电流。

反馈回路用于检测和控制输出电压。

常用的反馈回路包括电压反馈和电流反馈。

接下来，我们需要设计适当的滤波电路。

滤波电路主要用于去除开关电源输出的高频噪声和杂散波，以提供稳定的输出电压和电流。

常用的滤波电路包括电感滤波器和电容滤波器。

电感滤波器主要用于去除高频噪声，而电容滤波器主要用于去除低频杂散波。

最后，我们需要选择适当的保护电路。

保护电路用于检测和保护开关电源免受过流、过压、过温等异常情况的影响。

常用的保护电路包括过流保护、过压保护、过温保护等。

这些保护电路能够及时地切断开关电源的输出，以避免设备的损坏。

在设计过程中，还需要考虑功率损耗和效率。

功率损耗主要包括开关管的导通损耗和开关管的开关损耗。

效率则可以通过效率公式计算，即输出功率除以输入功率，一般希望能够达到高效率的设计。

高频率变压器的设计例: 输入电压:85~264V输入电压频率:50/60HZ输出电压::12VDC输出电流:5A一、选择CORE的大小:通常按输出功率查CORE厂商的资料,根据CORE高度,在100KHz,与之对应的功率选择功率型的CORE.查TDK PQ2620 PC4 Ui=2300Nh Ae=119mm2 Bs=380mT(100℃) Br=140mT(23℃)二、计算输入电流平均值:PoutIav=η*Vin〈min〉Vin〈min〉=90V*√2-20〈直流涟波及整流管压降〉=110〈V〉η----效率 V out≧12V η=80~85%V out＜12V η=75~80%此处选η=80%60Iav= = 0.68〈A〉0.8*110三、计算输入峰值电流大小:2 IavIp2连续工作模式(CCM) 不连续工作模式(DCM) CCM----连续工作模式,L ηEMC 差适合小功率DCM----不连续工作模式, L ηEMC 好适合大功率2*0.68Ipk= = 1.92〈A〉(1+0.55)*.45四、计算初级电感:Vin(min)．DmaxLp=Ip‧fDmax=0.4~0.5 此处选Dmax=0.45工作频率选f=62KHz110*0.45Lp= <H>=0.423mH =423uH1.95*60*103五、计算初级匝数:Lp*Ip Vin‧TonNp= = *104Ae‧B B‧Ae1Ton= * 0.45 = 7.5us60*103Ae---- 铁芯截面积B---- 2000~2500 高斯,此处选B=2250高斯.110*7.5Np= * 104 =30.8(TS) 选取 31TS2250*1.19六、计算次级匝数Vin(min)‧Ns‧Dam=(V o+V D)‧Np‧(1-Dam)(V o+V D)‧Np‧(1-Dam) ( 12+0.5 )*31*0.55Ns= = =4.3(Ts) Vin(min)‧Dmax 110*0.45此处选Ns= 5Ts七、修正初级圈数和电感:Vin(min)．Ns．Dmax 110*5*0.45Np= = = 36匝(V o+V D)‧Np‧(1-Dam) 12.5*0.55Np．Ae．BLp= *10-4 uH36*119*2250=八、计算Nb(V o+V D)Nb=6.68Ts 选 Nb=7Ts 故 Np:Ns:Nb=36:5:7 Lp=500uH九、计算电流的大小:1.初级电流有效值IrmsIrms=Ipk．√Dmax．(Krp2/3-Krp+1) 或 (Irms=Ipk/√6)Kpp----最小值 0.6<连续模式>,最小值1.0<不连续模式>此处选Krp=0.92 Irms=1.95/√6=0.8A2.次级峰值电流IspkNp． Ipk=Ns IspkIspk=1.95*36/5=14(A)3.次级电流有效值Isrms=Ispk．√(1-Dmax)．Krp2/3-Krp+1)或 9(Isrms=Ispk/√6)Isems=14/√6=5.75(A)。

开关电源功率变压器设计方法开关电源是目前广泛应用于电子设备中的一种电源，其特点是体积小、效率高、稳定性好。

功率变压器是开关电源的核心部件之一，负责将输入电压变换成适应开关电源工作的输出电压。

本文将介绍开关电源功率变压器的设计方法。

首先，确定功率变压器的规格。

要确定功率变压器的规格，需要考虑到电源电压、输出电压、输出电流、工作频率和电源负载的要求等因素。

根据这些因素，计算出功率变压器的额定功率和相应的比例关系。

其次，进行磁路设计。

磁路设计是指确定功率变压器铁芯的形状、尺寸和材料，以及线圈的匝数和截面积。

在磁路设计中，考虑到功率变压器的效率和功率损耗，需要注意铁芯的磁导率和饱和磁密的选择。

在磁路设计的基础上，进行线圈设计。

线圈设计是指确定功率变压器的线圈匝数、截面积和绕制方式。

线圈设计需要根据功率变压器的额定工作电流和电压降来计算电流密度和线圈的尺寸。

然后，进行绕制和制造。

根据功率变压器的线圈设计，将铜线按照规定的匝数绕制成线圈，然后将线圈和铁芯组装起来。

在绕制和制造的过程中，需要保证线圈的绝缘性能和绕制质量。

最后，进行测试和调试。

在完成功率变压器的制造后，需要进行测试和调试，以确保其满足设计要求。

测试和调试的内容包括额定功率、效率、温升和波形等指标的测试。

根据测试结果，进行必要的调整和优化。

综上所述，开关电源功率变压器的设计方法包括确定规格、磁路设计、线圈设计、绕制和制造、以及测试和调试。

在设计过程中，需要综合考虑功率变压器的电路特性、热特性、机械特性等因素，以实现功率变压器的高效、稳定和可靠运行。

低功耗小功率开关电源设计1 开关电源简介小功率开关电源以其诸多优良的性能，在测控仪器仪表、通信设备、学习与娱乐等诸多电子产品中得到广泛的应用。

随着环境和能源问题日益突出，人们对电子产品的环保要求不断提高，对电子产品的能源效率更加关注。

设计无污染、低功耗、高效率的绿色模式电源已成为开关电源技术研究的热点。

本文研究一种中小功率开关电源，应用过渡模式有源功率因数校正、准谐振变频功率隔离变换控制和同步整流等多种先进的电源控制技术，以实现绿色开关电源设计的目的。

1.1 开关电源的基本结构所有事物都要遵循能量守恒定律，开关电源也不例外，实际上，开关电源也要通过以能量形式传递完成的。

从能量上看，开关电源可以分为直流开关电源模式和交流开关电源模式，直流开关电源模式主要是输出为直流信号电能，而交流开关电源模式主要是输出为交流信号电能。

直流开关电源模式为当前的主流模式，该开关电源模式的基本组成结构框图如下图1.1所示：图1.1 开关电源基本组成结构框图由上图中可知：开关电源主要由整流滤波、DC/DC 变换电路、开关占空比桥式整流滤波 LC 组成 滤波器 DC/DC 变换器转换 输出 整流滤波DC 直流输出控制电路放大电路 占空比控制电路 交流输入控制电路以及控制电路等模块组成。

交直流输入电压经LC滤波器，再通过桥式整流与母线电解电容平滑后变为直流电压，再经DC/DC变换器转换，再经二极管整流和电解电容的滤波至输出，为了能使电路成为一个闭环工作，在输出端引出一个控制电路再经放大电路到占空比控制电路至DC/DC变换器转换器形成一个闭环。

占空比控制电路中占空比的表示方法如下图1.2所示：图1.2 占空比示意图由上图中可知：占空比D=Toff/(TOff+Ton)，周期T= Ton+Toff，频率f=1/T。

1.2 传统开关电源的缺陷传统开关电源基本上采用的都是传统电路，传统电路大部分采用的电路芯片都为PWM控制的KA38系列芯片，这当中也要用到开关MOSFET管，还有就是也要加个启动电阻，根据P=U*U/R可知该电路上的待机功耗至少要大于0.5W，而低功耗的要求待机功耗至少要小于0.5W，甚至有些要小于0.3W。

小功率电源变压器的设计及其实例我们以伟纳电子电源技术利用TL431作大功率可调稳压电源一文中（以下简称《利》）所用变压器为例，一步一步带领大家完成这个变压器设计的全过程。

在这篇文章中，我们不去推导相关的应用公式，只是希望读者从这个设计实例中达到举一反三的效果。

1．计算次级输出功率（P2）《利》文中最大输出电压为24V，假设额定输出电流1A，调整管K790管压降3V，倍压整流电路功耗忽略不计，则：P2=(24+3)x1=27W2．计算初级功率（P1）假定变压器效率η=0.75，则P1=27W/0.75=36W注：变压器的效率根据输出功率的大小不同而略有变化，通常对于容量在100W以下的变压器η在0.7-0.8之间，100W以下至1000W，在0.8-0.9之间，实际运用时，输出功率低者取小值。

3．计算初、次级线圈的线径(d)式中，I——绕组工作电流,J——电流密度（通常J取3-3.5A/mm2）初级绕组电流I1=36/220=0.164(A)3.1初级绕组线径3.2次级绕组线径：次级绕组电流I2=1x1.17=1.17A式中1.17是变压器次级交流电流的整流系数。

因漆包线规格中无0.67mm，故取0.7mm。

通常我们将次级线圈的电流密度取较小值，以获得小的电源内阻及降低温升。

4．计算铁芯截面积我们用下式计算铁芯截面积（个人认为是较简单的一个经验公式）式中S——铁芯截面积K——系数P2——次级功率K的取值和变压器的输出功率有关，对于100W以下的K取1.25-1.1（功率大者取小值），100W-1000W可直接取1，本例取1.15，则：从理论上来讲，在铁芯截面积不变的情况下，变压器铁芯的舌宽和叠厚可取任意比例，但实际设计中须要考虑线圈的制作工艺，外形的匀称度，漏电抗等因素考虑，一般取舌宽约为1.5～2倍叠厚，本例中选片宽66mm的EI片，叠厚2.7cm。

5．初、次级绕组匝数5．1计算每伏匝数（W0）式中，f——交流电频率（Hz）B——磁通密度（T）S——铁芯截面积（CM2）B值视铁芯材料不同取值亦会不同，通用矽钢片材料及其取值勤见下表：本例中，选用H23片，B取1.42，则。

毕业设计小功率通用开关电源的设计与制作一、引言开关电源是一种将AC电源变换为特定的直流电压电流输出的电子器件，具有体积小、效率高、稳定性好等优点，在电子设备中得到了广泛应用。

本文将介绍一种小功率通用开关电源的设计与制作。

二、设计方案1.电源选择在选择电源方案时，需要考虑输出电压、电流和负载要求，以及稳定性和效率等因素。

2.拓扑结构选择常用的开关电源拓扑有BUCK、BOOST、BUCK-BOOST和FLYBACK等，根据设计要求选择适合的拓扑结构。

3.控制芯片选择控制芯片是开关电源的核心组成部分，负责控制开关管的开关动作，一般选择集成度高、性能稳定可靠的控制芯片。

4.输出滤波电路设计输出滤波电路用于去除开关电源输出的脉动，提高输出电流的稳定性，一般采用电感和电容组成低通滤波电路。

5.保护电路设计开关电源在正常工作时需要考虑输入过压、过流、过热等保护机制，保护电路的设计是保证开关电源安全可靠工作的重要组成部分。

三、实际制作1.硬件部分根据设计方案选择好电源、拓扑结构、控制芯片等元器件，并进行电路设计和布局。

2.软件部分根据控制芯片的手册编写控制程序，设置相应的开关频率、占空比等参数，实现输出电压电流的稳定和保护功能。

3.组装调试将硬件电路按照设计进行组装，并进行调试和测试，确保开关电源的正常工作和稳定输出。

四、总结小功率通用开关电源的设计与制作是一个综合性强的工程，需要综合考虑电源选择、拓扑结构选择、控制芯片选择、输出滤波电路设计和保护电路设计等多个方面的内容。

通过实际制作和调试，可以得到一个性能稳定、工作可靠的小功率通用开关电源，满足电子设备的供电需求。

小功率电源变压器的制作作者：周富发 文章来源：<无线电>杂志 点击数：点击数： 14226 更新时间：2008-4-6初学者有时需要自己动手制作小功率电源变压器，下面介绍简便的计算方法和绕制方法。

方法和绕制方法。

1 ．计算：（ 1 ）由电源变压器的功率）由电源变压器的功率 P 确定所需要铁芯的截面积确定所需要铁芯的截面积 S 的大小，即的大小，即S=1.25P ，其中，其中 P 的单位为伏安，的单位为伏安， S 的单位为平方厘米。

的单位为平方厘米。

1.25 这个系数，根据所用的硅钢片的好坏而定，一般型号为所用的硅钢片的好坏而定，一般型号为 D42 、 D43 的硅钢片的磁感应强度的硅钢片的磁感应强度B 为 10000 ～ 12000 高斯，系数取高斯，系数取 1.25 ，如硅钢片的质量较好，如，如硅钢片的质量较好，如D310 的硅钢片， B 为 12000 ～ 14000 高斯，则系数可取小一些，差的硅钢片如差的硅钢片如D21 、 D22 ， B 为 5000 ～ 7000 高斯，系数须取高斯，系数须取2 。

业余取用的硅钢片经常不知道它的型号，可从外形来估计。

如硅钢片薄而质地脆，折断后裂口亮晶晶的，则磁性能好，脆，折断后裂口亮晶晶的，则磁性能好， B 取 10000 高斯以上。

如硅钢片厚而质地脆，则磁性能差，高斯以上。

如硅钢片厚而质地脆，则磁性能差，B 应取小一些。

应取小一些。

（ 2 ）根据）根据 S 求出每伏匝数求出每伏匝数 。

=4.5×（ B·B·S S ）式中）式中 B 的单位为高斯，的单位为高斯， S 的单位为平方厘米。

的单位为平方厘米。

（ 3 ）用经验公式计算线图所用的导线直径）用经验公式计算线图所用的导线直径d 。

d=1.3 。

式中。

式中 d 的单位是毫米，电流强度的单位是毫米，电流强度 I 的单位为安，位为安，电流电流密度密度 J 的取值与变压器的使用条件、功率大小有关。