开关电源变压器的计算
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1:线径的计算:一般铜线截面积每平方mm取值5安培电流。
(高频取4.95,低频取3.5.)公式1:。
公式2:。
r=半径。
例题:假设铜线半径是1mm.3.141×1=3.141×5A=15.705A电流。
15.7A.=2.0mm铜线直径。
2: 峰值功率计算。
Pout = (Vout+Vf) Iout 1.23:初级峰值电流计算:IPmax =IPmin = KIP1K为脉动电流,取值:0.4.4:输入电流公式:÷PF=Pin÷Vin=Iin。
3:肖特基的取值计算。
肖特基一般取输出电流的2-3倍。
匝比一般是10比1输出峰值电压的计算:〈(Vin(max)×)+80V〉÷n + Vout=峰值电压。
〈〔最大输入电压×〕+80V〉÷匝比+输出电压。
例题:以输出5V为例:〈〔最大输入电压264V×1.414〕+80V〉÷匝比10+输出电压5V。
峰值电压等于==50.32V./*****************************************************************/开关变压器计算步骤:P-初级,S-次级,D-占空比,n匝比,L-电感量,f频率,η-效率, K-脉动电流。
T-时间,ON-开,NP-初级匝数,IP 峰值电流。
AE-磁芯截面积,查磁芯表。
Bm-磁通密度。
单位-高斯。
/******************************************************************* 要求:输入电压《85-265V》。
最大占空比0.45左右。
根据IC资料选择。
η-效率。
0.75Vout-输出电压。
5VIout-输出电流。
2Af –开关频率。
100KIC方案,选择7535. 10W/******************************************************************** 1:估算初级输入电流:I in÷PF=Pin÷Vin=Iin。
RCC方式电源变压器设计计算方法在RCC设计中,一般先设定工作频率,如为50K,然後设定工作DUTY在90V入力,最大输出时为假设设计一功率为12V/1A1. 最大输出电流为定格电流的~倍,取倍.2. 出力电力Pout =Vout × Iout = 12V×1.3A =3. 入力电力Pin = Pout/∩=(RCC效率∩一般设在65%~75% , 取70%)4. 入力平均电流Iin=Pin/Vdc(INmin)=85*=( Vin(DCmin) = Vac(Inmin)×5. T=1/swF=1/50K=20uS Ton=Toff=10uS6. Ipk=Iin入力平均电流*2/DUTY=*2/=7. 一次侧电感量Lp=Vin(DCmin)*Ton/Ipk=102*10/=1159uH 取1160uH8. 选择磁芯,根据磁芯规格,选择EI28. Ae=0.85CM^2 动作磁通=2000~2800取2000(当然,这是很保守的作法)9.Np=Ipk*Lp*K/Ae*▲Bm=*1160*100)/*200 0)=60Ts10. Ns=(Vout+Vf)*Np/Vin(DCmin)= 取8Ts11. 辅助电压取5V(电晶体) 如功率管使用MOSFET则应设为11V12. Vin(DCmin)/Np=Vb/Nb----Nb= 取3Ts 故变压器的构造如下:Lp=1160uHNp=60TsNs=7TsNb=3Ts以上采用三明治绕法:三明治绕法详解:所谓三明治就是夹层绕法,因结构如同三明治一样,所以叫三明治绕法.通常会有两种绕法:1. 一次侧平均法,就是a.最底层绕上一半的圈数,b.然後再绕二次侧,c.再绕一次侧的另一半.d.再绕Vcc.最常用的做法还会在二次侧上下两层各加一铜箔或绕线屏蔽.在小功率上会起到Y电容的效果,所以说在小功率上有些人说可以不用Y电容,其实在整体成本上没有太大的差别.2. 屏蔽绕法, 就是a.最底层绕上与二次相同的圈数,b.然後再绕二次侧,c.再绕一次侧的其它圈数.d.再绕Vcc.这种方式很少加屏蔽.当然还有很多种不同的配对方式.但基本原理是一样的.三明治的真正用意就是减小漏感,人为的在一次与二次之间加上一个寄生电容.用三明治绕法不可以短路为什么(短路指输出短路保护) 设计参数选取有问题。
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:ф= S×B (1-93)上式中,S为变压器铁心的导磁面积(单位:平方厘米),B为磁感应强度,也称磁感应密度(单位:高斯),即:单位面积的磁通量。
把(1-93)式代入(1-92)式并进行积分:(1-95)式就是计算单激式开关电源变压器初级线圈N1绕组匝数的公式。
式中,N1为变压器初级线圈N1绕组的最少匝数,S为变压器铁心的导磁面积(单位:平方厘米),Bm为变压器铁心的最大磁感应强度(单位:高斯),Br为变压器铁心的剩余磁感应强度(单位:高斯),Br一般简称剩磁,τ= Ton,为控制开关的接通时间,简称脉冲宽度,或电源开关管导通时间的宽度(单位:秒),一般τ取值时要预留20%以上的余量,Ui为工电压,单位为伏。
式中的指数是统一单位用的,选用不同单位,指数的值也不一样,这里选用CGS单位制,即:长度为厘米(cm),磁感应强度为高斯(Gs),磁通单位为麦克斯韦(Mx)。
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。
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:ф= S×B (1-93)上式中,S为变压器铁心的导磁面积(单位:平方厘米),B为磁感应强度,也称磁感应密度(单位:高斯),即:单位面积的磁通量。
把(1-93)式代入(1-92)式并进行积分:(1-95)式就是计算单激式开关电源变压器初级线圈N1绕组匝数的公式。
式中,N1为变压器初级线圈N1绕组的最少匝数,S为变压器铁心的导磁面积(单位:平方厘米),Bm为变压器铁心的最大磁感应强度(单位:高斯),Br为变压器铁心的剩余磁感应强度(单位:高斯),Br一般简称剩磁,τ= Ton,为控制开关的接通时间,简称脉冲宽度,或电源开关管导通时间的宽度(单位:秒),一般τ取值时要预留20%以上的余量,Ui为工电压,单位为伏。
式中的指数是统一单位用的,选用不同单位,指数的值也不一样,这里选用CGS单位制,即:长度为厘米(cm),磁感应强度为高斯(Gs),磁通单位为麦克斯韦(Mx)。
反激式变压器开关电源电路参数计算精首先,需要根据所需输出电压和电流来确定变压器参数。
变压器的变压比可以通过以下公式计算:Np/Ns=Vo/Vi其中,Np为变压器的一次侧匝数,Ns为变压器的二次侧匝数,Vo为输出电压,Vi为输入电压。
其次,需要计算变压器的主开关功率Psw和辅助开关功率Paux。
Psw可以通过以下公式计算,考虑到变压器铁心饱和、铜耗以及边缘电容储能损耗的影响:Psw = 2 * 0.8 * (Vo * Io) / (η * fs)其中,η为系统效率,fs为开关频率。
Paux为辅助开关功率,可以通过以下公式计算:Paux = Vaux * Iaux其中,Vaux为辅助开关电压,Iaux为辅助开关电流。
接下来,需要确定主开关选用的二极管的参数。
二极管的最大正向电压和最大正向电流需满足以下条件:Vd=Vi+VoId=Io其中,Vd为二极管的最大正向电压,Id为二极管的最大正向电流。
然后,需要确定辅助开关选用的快恢复二极管的参数。
快恢复二极管的反向电压和正向电流需要满足以下条件:Vf<ViIf=2*Io其中,Vf为快恢复二极管的反向电压,If为快恢复二极管的正向电流。
最后,需要确定电容器的参数。
电容器的额定电压需要满足以下条件:Vc>2*Vo其中,Vc为电容器的额定电压。
以上是反激式变压器开关电源电路参数计算的一般步骤和公式。
在实际应用中,还需要考虑各种损耗、安全系数等因素,并根据具体的电源电路设计要求进行参数计算。
由于篇幅限制,无法详细展开,但可以借助电源电路设计手册或电源计算软件等辅助工具,更准确地计算反激式变压器开关电源电路参数。
1:线径的计算:
一般铜线截面积每平方mm 取值5安培电流。
(高频取4.95,低频取3.5.) 公式1:π×r 2=铜线截面积。
公式2:√I 输出电流4.95
1.13 π=3.141。
r=半径。
例题:
假设铜线半径是1mm.
3.141×1mm 2=3.141mm 2×5A=15.705A 电流。
15.7A.
√15.74.951.13 =2.0mm 铜线直径。
2: 峰值功率计算。
Pout = (Vout+Vf) × Iout × 1.2
3:初级峰值电流计算:
IPmax = 2×IP η×(1+k)×Vin(min)×Dmax
IPmin = K × IP1
K 为脉动电流,取值:0.4.
4:输入电流公式:
P out η÷PF=Pin ÷Vin=Iin 。
3:肖特基的取值计算。
肖特基一般取输出电流的2-3倍。
匝比一般是10比1
输出峰值电压的计算:
〈(Vin(max)×√2)+80V 〉÷n + Vout=峰值电压。
〈〔最大输入电压×√2〕+80V 〉÷匝比+输出电压。
例题:
以输出5V 为例:
〈〔最大输入电压264V ×1.414〕+80V 〉÷匝比10+输出电压5V 。
峰值电压等于==50.32V.
/*****************************************************************/
开关变压器计算步骤:
P-初级,S-次级, D-占空比,n 匝比,L-电感量,f 频率,η-效率, K-脉动电流。
T-时间,ON-开,NP-初级匝数,IP 峰值电流。
AE-磁芯截面积,查磁芯表。
Bm-磁通密度。
单位-高斯。
/******************************************************************* 要求: 输入电压《85-265V 》。
最大占空比 0.45左右。
根据IC 资料选择。
η-效率。
0.75
Vout-输出电压。
5V
Iout-输出电流。
2A
f –开关频率。
100K
IC 方案,选择7535. 10W
/******************************************************************** 1:估算初级输入电流: I in
P out η
÷PF=Pin ÷Vin=Iin 。
100.75 /0.6=22.22/85=0.2614 A
根据输入电流计算输入线径:
√0.26144.951.13 = 0.13mm ×1.2=0.156 输出线径; √24.951.13 = 1.01579mm
/*******************************************************************/
1: Ton 计算导通时间。
T:时间。
T= 1F = 1000000100000 = 10us
Ton = 10 × 0.45 =4.5us. 导通时间。
Toff = 10 × 0.55 = 5.5us. 截至时间。
/********************************************/ 2:算出初次级匝比.
N =NP NS = [(VIN (min )×√2)−20]×D(max)
(Vout+Vf)×(1−Dmax )
N = [(85×1.414)−20]×0.45
(5+0.8)×(1−0.45) = 45.083.19 = 14.131661
3:IP 峰值功率。
Pout = (Vout+Vf) × Iout ×1.2
= (5+1) ×2 ×1.2 = 14.4W
/********************************************/ 4: IPmax IPmin,最大峰值电流,最小峰值电流。
IPmax = 2×IP
η×(1+k)×Vin DC(min)×Dmax
= 28.8
0.75×1.4×100×0.45= 28.8
47.25
= 0.6095238A
K = 脉动电流。
取值0.4左右。
IPmin = K × IP1 = 0.4×0.6095238 = 0.2438095A
/*************************************************** 5: LP,初级电感量。
LP = Vin DC(min)×Ton(max)
IP1−IP2
=100×4.5 0.609−0.243= 450
0.366
= 1229UH
/**************************************************/ 6: NP,初级砸数。
NP = LP×(IPmax−IPmin)
AE×BM
AE = 磁芯有效截面积。
BM = 磁通密度。
请查磁芯表。
NP = 1229×0.366
15×0.25= 449.81
3.75
= 120 T.
注意:BM取值1500-3000高斯左右,
功率小的取大点,功率大的取值小点,可根据经验取值。
电感储能的计算:
12LI 2 单位焦耳 电容储能的计算:12CU 2 单位焦耳.
线径公制英制转换计算:
dn=d36*r 36−n mil
=0.127*r 36−n mm
其中,r=(4605)139
=1.1229322=1.123 例题:35号线。
1.12336−35*0.127=0.142mm.
例题2:30号线。
1.12336−30*0.127=0.25mm.
计算实例:36W电源.
磁芯EFD25, IC=7535, F=65K, D=0.45. 输入:85-264V 输出:18V2A.
1: Ton计算导通时间。
T:时间。
T= 1
F = 1000000
65000
= 15.384615us
Ton = 15.38 × 0.45 =6.921us. 导通时间。
Toff = 15.38 × 0.55 = 8.459us. 截至时间。
2:N,计算砸比。
N = [(VIN(min)×√2)−20]×D(max)
(Vout+Vf)×(1−Dmax)
N = [(85×1.414)−20]×0.45(18+0.6)×(1−0.45)= 100.19
10.23
= 9.7937438
Vf = 二极管压降。
D = 占空比。
3:IP 峰值功率。
Pout = (Vout+Vf) × Iout ×1.2
= (18+1) ×2 ×1.2 = 45.6W
4: IPmax IPmin,最大峰值电流,最小峰值电流。
IPmax = 2×IP
η×(1+k)×Vin DC(min)×Dmax
= 91.2
0.85×1.4×100×0.45= 91.2
53.55
= 1.7030812A
K = 脉动电流。
取值0.4左右。
IPmin = K × IP1 = 0.4×1.703 = 0.6812A
5: LP,初级电感量。
LP = Vin DC(min)×Ton(max)
IP1−IP2
= 100×6.921
1.703−0.681= 69
2.1
1.022
= 677.20156 UH
6: NP,初级砸数。
NP = LP×(IPmax−IPmin)
AE×BM
AE = 磁芯有效截面积。
BM = 磁通密度。
请查磁芯表。
NP = 677×1.022
58×0.2= 691.89
11.6
= 59.645689 T.
注意:BM取值1500-3000高斯左右,
功率小的取大点,功率大的取值小点,可根据经验取值。
本资料整理:王振2011-03-17
QQ:527529804。