FLYBACK变压器设计公式(1)

1.洩放電阻的計算:2.S 側整流二極體的計算:3.功率晶體管的計算:4.P 側輸入電解電容的計算:5.整流橋的計算:6.變壓器參數的計算:所以R 1,R 2各取750K ΩA:正向截止電壓額定值B:最小峰值正向電流值經驗公式: I fm =2I out /(1-δmax )FLYBACK SWITCHING POWER SUPPLY 各主要元件設計參考值I fm =2*1.25/(1-0.47)≒4.7A 取值為10A經驗公式: V cemax =V InMax /(1-δMax )經驗公式: R=T/2.21C時間T 取1S, C 為CX 電容容量的總和(單位:uF)則24V/1.25A 此MODEL 的洩放電阻R 為(因CX1=0.33uF)則24V/1.25A 在此MODEL 下的整流二極體最小峰值正向電流值為R=1/2.21*0.33 ≒1.37MΩ,取近似值1.5MΩ, R 1,R 2串聯750KΩ;則24V/1.25A 在此MODEL 下的MOS 體管DS 電壓值為V dssMax =370/(1-0.2)≒460V 取值為600VA:MOS 管I d 電流值經驗公式: I d =2P out /(ηV In δMax )經驗公式: V d =1.2V InMax (N s /N p )所以D4取BYQ28E 200 (10A/200V)A:MOS 管V dss 電壓值則24V/1.25A 在此MODEL 下的整流二極體正向截止電壓的額定值為V d =1.2*264*1.414(16/60)≒120V 取值為200VC=2*30=60uF 取經驗值為56uF/400V所以電容C 3取值為56uF/400V經驗公式: I 0=P out /(ηVin min PF)I d =2*30/(0.8*107*0.4)≒1.75A 取值為5.1A所以MOS 管Q 2取值為SSS10N60A (5.1A/600V)經驗公式: C=2P out則24V/1.25A 此MODEL 的電解電容C 3容量為則24V/1.25A 此MODEL 的整流橋為I 0=30/(0.8*90*0.6)≒0.69A 取經驗值為1A所以整流橋D 5,D 6,D 7,D 8均取為1N4007 (1A/1000V)為計算參數的方便,假設變壓器工作在不連續模式, 再通過調整初級電电感量,來確定其工作模式.(1). 基本參數的確定工作頻率 f=55KHz V In=100V(90~264V AC)D Max=0.48 △B=0.18 TV2Min=V F+V L+V O=0.8+0.2+24=25V 電流密度 J=4A/mm2(2). 磁芯選取經驗公式: A E=0.15P O1/2=0.15*301/2=0.82cm2取EI28磁芯 A E=86mm2(3). 參數計算N=V2Min(1-D Max)/(V In*D Max)=25(1-0.48)/(100*0.48)=0.2708I PK=2P0/(V In D Maxη)=2*30/(100*0.48*0.85)=1.47AL P=V In D Max/(I PK f)=100*0.48/(1.47*55*103)=0.6mHN S＞N*I PK*L P/(△B*A E)=0.2708*1.47*0.6*10-3/(0.18*86*106)=15.4 T S取N S=16T SN P=N S/N=16/0.2708=59.08取N P=60T SN F=V F N S/V2Min=18*16/25=11.5 T S (SG6840 AUX電源V F=18V)取N F=12T S(4). 線徑計算I PK RMS=I PK(D Max/3)1/2=1.47(0.48/3)1/2=0.59AΦN P=(I PK RMS/Jπ)1/2*2=(0.59/4*3.14)1/2*2=0.43mm取ΦN P=0.45mmΦN S=(I0/Jπ)1/2*2=(1.25/4*3.14)1/2*2=0.63mm取ΦN S=0.65mm取ΦN F = 0.35mm以上計算所得參數需經驗證,以確保窗口面積是否合適,可適當調整.為讓系統在整個電壓範圍內工作穩定,效率最高,電感量需作进一步调整,使其在整个电压范围内,两种工作模式(连续模式﹑不连续模式)都有跑到.最终电感量调整在1.25mH.。

反激变换器(Flyback)的设计和计算步骤齐纳管吸收漏感能量的反激变换器：0. 设计前需要确定的参数A 开关管Q的耐压值：VmqB 输入电压范围：Vinmin ～VinmaxC 输出电压VoD 电源额定输出功率：Po（或负载电流Io）E 电源效率：XF 电流/磁通密度纹波率：r（取0.5，见注释C）G 工作频率：fH 最大输出电压纹波：Vopp1. 齐纳管DZ的稳压值VzVz <= Vmq ×95% - Vinmax，开关管Q承受的电压是Vin + Vz，在Vinmax处还应为Vmq保留5%裕量，因此有Vinmax + Vz < Vmq ×95% 。

2. 一次侧等效输出电压VorVor = Vz / 1.4（见注释A）3. 匝比n（Np/Ns）n = Vor / (Vo + Vd)，其中Vd是输出二极管D的正向压降，一般取0.5～1V 。

4. 最大占空比的理论值DmaxDmax = Vor / (Vor + Vinmin)，此值是转换器效率为100%时的理论值，用于粗略估计占空比是否合适，后面用更精确的算法计算。

一般控制器的占空比限制Dlim的典型值为70%。

-----------------------------------------------------------------------------上面是先试着确定Vz，也可以先试着确定n，原则是n = Vin / Vo，Vin可以取希望的工作输入电压，然后计算出Vor，Vz，Dmax等，总之这是计算的“起步”过程，根据后面计算考虑实际情况对n进行调整，反复计算，可以得到比较合理的选择。

-----------------------------------------------------------------------------5. 负载电流IoIo = Po / Vo，如果有多个二次绕组，可以用单一输出等效。

变压器设计公式
变压器是一种用于改变电压和电流的电力传递设备。

根据电气原理，变压器的设计可通过以下公式计算：
1.磁通密度（B）的计算：
变压器的磁通密度可通过下述公式计算：
B=(V*10^8)/(4.44*f*N*A)
其中，B为磁通密度，V为变压器的电压，f为电源频率，N为变压器的匝数，A为磁路截面积。

2.爬电和感应电压（U）的计算：
变压器的爬电和感应电压可通过以下公式计算：
U=K*h
其中，U为爬电和感应电压，K为一个与环境条件相关的常数，h为绕组的高度。

3. 铁损耗（P_fe）的计算：
变压器的铁损耗可通过以下公式计算：
P_fe = K_fe * B^2 * V^2 * f * 10^(-7)
其中，P_fe为铁损耗，K_fe为一个与材料特性相关的常数，B为磁通密度，V为电压，f为频率。

4. 铜损耗（P_cu）的计算：
变压器的铜损耗可通过以下公式计算：
P_cu = (R1 + R2) * I^2
其中，P_cu为铜损耗，R1和R2为绕组的电阻，I为负载电流。

5. 总损耗（P_total）的计算：
变压器的总损耗可通过以下公式计算：
P_total = P_fe + P_cu
6.转变比（k）的计算：
变压器的转变比可通过以下公式计算：
k=V2/V1
其中，k为转变比，V2为输出电压，V1为输入电压。

以上是变压器设计过程中常见的计算公式，每个公式的参数可能会有所不同，具体根据设计要求和材料特性进行调整。

Flyback变压器绕制方法对漏感及Spike的影响
这是一个我以前做过的充电器，Flyback架构，输入220Vac，输出24V，2A。

变压器包含一个原边绕组，一个副边绕组及一个辅助电源绕组。

为了减小漏感以尽可能降低开关管Spike，特将变压器绕制方法作如下比较。

1.首先，由于原边匝数较多，将其分为二个部分，按下图方法绕制：
此变压器L＝224uH,Lo=14uH,Spike波形如下，大小为243V
2.不分开原边，将副边绕组分成两个并联的绕组绕制：
其L=214uH,Lo=9uH,Spike变为181V
3.结合1与2的方法
其L=214uH,Lo=5.7uH,Spike=125V
以上结果表明，交叉换位越彻底，漏感越低。

但需要切记的是，交叉换位的程度并不是说分得越多越好，分得太多有时会适得其反。

关于此部分的理论分析，有机会再贴。

（写公式太累了）。

输入电压Vin（V）输出电压Vo（V）输出电流（Io）二极管压降V f （V）开关频率fs（Hz）451210.4350000副边极限电流ΔIsmax（A）副边电感量Ls=Lp/n 2(uH)匝数比n=Np/Ns磁截面积Ae（mm 2）磁通密度ΔB（T）2.39309523825.00945181.09523809511.40.25占空比DVo+Vf（V）23.18%12.4ΔI SB （A）D off =1-DLs=Lp/n 2（uH）1.08819206476.82%25.0094518副边峰值电流ΔIsp（A）工作状态1.846CCM模式副边实际峰值电流计算由公式Io=ΔIo*ΔTs/2,可得ΔTs=2Io/ΔIo；将ΔI SB 公式代入ΔIo，ΔTs代替D off ，得到ΔTs=[1、当D off >ΔTs时，在t off 时间内，电感可以完成放电,电路工作在DCM状态，此时ΔI SP =(Vo+Vf)*2、当D off =ΔTs时，在t off 时间内，电感刚好完成放电，因此，电路工作在DCM/CCM模式临界点，3、当D off <Δts时，在toff 时间内，若放电电流从0开始变化，无法提供足够的能量，因此存在直流 此时ΔI SP =ΔI SB +ΔIs，∵ 根据梯形体积公式Io=[ΔIs+（ΔI SB +ΔIs）]*D off /2,得到ΔIs=Io/D off -ΔI SB /2 ∴ ΔI SP=ΔI SB +ΔIs=Io/D off +ΔI SB /2已知量原边、副边极限电流计算（磁饱和电流由公式Ns=Ls*ΔIsmax/(ΔB*Ae)，可得ΔIsmax=（ΔB*Ae*Ns）占空比计算由公式n=Vin/(Vo+Vf)*D/(1-D)，可得D=n(Vo+Vf)/((n*(Vo+Vf)临界状态电感输出峰值电流计算由公式Ls=(Vo+Vf)*D off /(ΔI SB *fs)，可得ΔI SB =(Vo+Vf)*D off /(Ls*fs)原边匝数Np副边匝数Ns原边电感量Lp（uH）232130副边峰值原边峰值原边极限电流ΔIpmax（A）1.8461.6852.185开关关闭时间占比D off =1-D 电流变化时间占比ΔTs76.82%118.82%I OB （A）Ts代替D off ，得到ΔTs=[2Io*Ls*fs/（Vo+Vf）]0.5态，此时ΔI SP =(Vo+Vf)*ΔTs/(Ls*fs)；在DCM/CCM模式临界点，此时ΔI SP =ΔI SB ；足够的能量，因此存在直流分量，电路工作在CCM模式下，o/D off -ΔI SB /20.41795704和电流）ΔIsmax=（ΔB*Ae*Ns）/Lsn(Vo+Vf)/((n*(Vo+Vf)+Vin)临界状态输出电流计算I OB =ΔI SB *D off /2。

CCM模式【步骤一】输入变压器设计规格输入input Vin(min)输入电压DC Vin180输出功率Pout100输出电压Vout112效率Eff0.88最大占空比Dmax0.4495频率f120计算匝数比N 1.312281043最小导通时间Dmin0.254734357【步骤二】DCM/CCM临界输入电流平均值Ii0.631313131输入电流增量△Ib 2.808957203临界感值Lb0.240035697第三步：初步选取感值【步骤三】以CCM计算在Ts周期内输入平均电流Is0.631313131ton内平均电流值Iavg 1.404478601分割比P=Iavg/Ip1分割比P2最小电流值Ip10.702239301最大电流值Ip2 2.106717902ton内电流增量△Ipp 1.404478601原边电感Lp0.480071394【注解1】设计时不用过分关心原边电感Lp，因为Lp与Lg成反比，可以人为通过调整气隙大小Lg而改变Lp，一般取值为临界电感【注解2】当使用反激架构设计超大功率变压器时(>200W)，考虑到原边峰值电流过大，可以人为地调小“分割比”(取值在1～2之【步骤四】计算AP，选取磁心和骨架窗口和磁心截面乘积AP0.303805978PC40 100C时 Bs=0. 39T Bmax0.293【CORE】PC40EER28-Z Ae82.1【BOBIN】BEER28-1110CPFR Aw114le64每匝长度lw52.2Ve5257电流密度J5绕组系数Ku0.2【步骤五】计算变压器原副边匝数，气隙大小，辅助绕组匝数原边匝数Np42.04374919取42Ns32.00533927取整32气隙lg0.379092687辅助绕组输出电压Vr17.5辅助绕组匝数Nr 5.00083426取整5【步骤六】计算电流的有效值原边电流最小值Ip10.702239301原边电流最大值Ip2 2.106717902原边电流的有效值Ip(rms)0.980078874副边电流最大值Is1 2.764605966副边电流最小值Is20.921535322副边电流的有效值Is(rms) 1.423317197【步骤七】选择绕组线径趋肤深度d0.190814264原边所选线径d10.35有效面积S10.096211194原边有效电流面积Sp=Ip(rms)/J0.196015775副边所选线径d20.35有效面积S20.096241819副边有效电流面积Ss=Is(rms)/J0.284663439辅助绕组所选线径d30.35有效面积S30.096211194窗口系数Kw0.15615799实际窗口系数Kw0.15615799【步骤八】计算损耗和温升原边铜损Pcu0.134217295副边铜损Pcu0.215670382Pfe 2.15537Ptotal 2.505257677△T 6.093268625【作者】严晓方 【更新日期】2006-11-30【说明】设计者填写绿色内容，其他自动生成Vin(max)430VW【注解】 110+2(2V 为输出整流二极管RHRP860的电压压降) 【注解】这里一般选取值为0.8KHzN ＝Vin*Dmax/(V0*(1-Dmax))Dmax/{(1-Dmax)*(Vinmax/Vinmin)+Dmax)}A Po/(EFF*Vin)A 2*Ii/DmaxmH Vin*Dmax/(△Ib*f)A Is=IiAIavg=Is/Dmax 【注解】这里一般选取值为2:1P=Iavg/Ip1A Ip1=Iavg/PA Ip2=2*Iavg －Ip1A △Ipp=Ip2-Ip1mH Lp=Vin*Dmax/(△Ipp*f)cm4AP=(Pt*1e4)/(2deltB*f*J*Ku)mm2mm2mm mm mm3A/mm2，【注解】根据散热方式可取3～6，一般设定值为5A/mm2 【注解】这里一般选取值为0.2Np=Lp*Ip2/(Bmax*Ae)Np=Vin(min)*Dmax/(△Bac*Ae*f)取定Np,Ns ，计算实际的Dmax 、DminT 【注解】Bmax M模式下变压器的设计流程【注解】最初设计选择0.45，在选定Np 、Ns 计算出实际的Dmax 后返代回进行运算反比，可以人为通过调整气隙大小Lg 而改变Lp ，一般取值为临界电感值Lb 的2倍。

flyback报告讲解实验报告课程名称：开关电源设计_ 指导老师：谌平平，张军明成绩：_______________ 实验名称：反激电源实验类型：同组学生姓名：常垚一、Flyback 设计要求输入：单相AC85V ～230V rms ；输出：DC12V/1A& 5V/1A 与输入电气隔离 ? 稳压精度：1%输出电压纹波：<2% ；负载调整率：<1% (反馈输出）? 输入调整率：1% ? 控制器：UC3845开关频率：自行设定。

本电路采用100kHz 的开关频率满载情况下，CCM 或DCM 均可以。

本电路采用DCM 模式二、反激变换器工作原理反激变化器有两种工作模式，分别为电流连续工作模式（CCM ）和电流断续工作模式（DCM ）。

在电流连续工作模式中，电路的工作状态可以分为2种情况。

1）开关管导通时，加在变压器原边线圈的电压1L d U U =g，因此根据变压器原副边感应电压的关系1212L L U U N N =gg得到变压器副边感应电压为222111L L d N N U U U N N ==gg 注：假设原副边感应电压的方向如图1所示。

根据基尔霍夫定律，开关管1D 两端的电压为1222111()()D L o L o d o N NU U U U U U U N N =-+=-+=--ggg专业：电子信息工程姓名：陈发毅学号： 3100103074 日期：2013.7.20 地点：教二-125因此二极管1D 截止。

开关管导通时的等效电路如图2所示。

2）开关管关断时，变压器原边电流无法突变。

原边有一个方向与参考电压反向的感应电压存在。

根据安匝平衡原理，二极管导通。

此次二极管两端的电压为其导通电压1D on V ，约为0.7V 。

因此副边电压为：210.7L o D on o U U U U V =--≈--g原边电压为：2212111()L L o D on N N U U U U N N ==--gg此时的电路等效模型如图3所示。