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开关电源参数计算(精)

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1. 原理图2. 技术指标(1输入电压:185V AC~240VAC(2输出电压 1:+5VDC,额定电流 1A ,最小电流 750mA ; (3输出电压 2:+12VDC,额定电流 1A ,最小电流 100mA ; (4输出电压 3:-12VDC ,额定电流 1A ,最小电流100mA ; (5输出电压 4:+24VDC,额定电流 1.5A ,最小电流 250mA ;(6输出电压纹波:+5V,±12V :最大 100mV (峰峰值 ; +24V:最大 250mV (峰峰值(7输出精度:+5V,±12V :最大± 5%; +24V:最大± 10%; (8效率:大于 80% 3. 参数计算 (1输出功率:5V 112V 1224V 1.565out P A A A W =⨯+⨯⨯+⨯= (3-1 (2输入功率:6581.2580%0.8out in P WP W === (3-2 (3直流输入电压: 采用单相桥式不可控整流电路(max240VAC 1.414=340VDCin V =⨯ (3-3 (min185VAC 1.414=262VDCin V =⨯(3-4(4最大平均电流:(m a x(m i n 81. 250. 31262inin in P W I A V V=== (3-5(5最小平均电流:(min(max81.250.24340in in in P WI A V === (3-6 (6峰值电流:可以采用下面两种方法计算,本文采用式(3-8的方法。

(minmax (min(min225581.251.550.4262out out out Pk C in in in P P P W I I A V D V V V⨯======⨯ (3-7min 5.55.581.251.71262out Pk C in P WI I A V V⨯==== (3-8 (7散热:基于 MOSFET 的反激式开关电源的经验方法:损耗的 35%是由 MOSFET 产生, 60%是由整流部分产生的。

开关电源的损耗为:(180%81.2520%16.25D in P P W W =⨯-=⨯= (3-9 MOSFET 损耗为:35%16.2535%5.69D MOSFET D P P W W -=⨯=⨯= (3-10整流部分损耗:(5 55(60%( 16.2560%0.756565D V D W W P P W W W W +=⨯⨯=⨯⨯= (3-11 (12 12122( 60%2( 16.2560%3.66565D V D W WP P W W W W ±=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= (3-12(242 3636( 60%( 16.2560%5.46565D V D W WP P W W W W+=⨯⨯=⨯⨯= (3-13(8变压器磁芯:采用天通的 EER40/45, 饱和磁通密度 Bs 在 25℃时大于 500mT , 在 100℃时大于 390mT 。

窗口有效截面积 Ae=152.42mm2。

所以,取max 110.390.222s B B T T ==⨯≈ (3-14 Ae=152.42mm2 (3-15 (9开关电源频率:40f khz = (3-16(10开关电源最大占空比:max 0.4D = (3-17(11初级绕组电感最小值 Lpri :in(minmaxpri pk 2620.41.531.7140V D V L mH I fA KHz⨯===⨯ (3-18在每个开关管导通的每个周期中,存储在磁芯的能量为:2stored pri pk 1E L I 2=(3-19 要验证变压器最大连续输出功率能否满足负载所需的最大功率, 可以使用下式:2in(corepri pk out 1P L I f P 2=> (3-20 (12气隙:为了防止饱和所要加的气隙:2pri pkgap 2e max0.4L I l A Bπ=(3-21max B :单位为特斯拉 T ; gap l :单位是厘米; pri L :单位为 H ; pk I :单位为 A ;e A :单位为 cm 2; 232pri pkgap 222e max0.40.41.53101.710.092166152.42100.2L I l cm A B ππ--⨯⨯⨯===⨯⨯ (13初级绕组匝数:4pri pk pri e max(LI 10N A B =(3-22max B :单位为特斯拉 T ; pri L :单位为 H ;pk I :单位为 A ;e A :单位为 cm 2;434pri pk pri 2e max(LI 101.53101.7110N 85.82586A B 152.42100.2=--⨯⨯⨯==≈⨯⨯ (14 +5VDC次级绕组匝数:pri out(nfwd(nmax out(nin(minmaxN (VV (1N V D D +-=(3-23fwd V V V =+整流二极管正向降波感正向降滤电压 (3-24out(nN 是第 n 个次级绕组的匝数; out(nV 是第 n 个次级绕组的输出电压; fwd(nV 是第 n 个次级绕组的输出整流器的电压降;pri out(nfwd(nmax out(+5Vin(minmax N (VV (186(51 (10.4N 3V 2620.4D D +-⨯+⨯-===⨯(15 +12VDC次级绕组匝数:pri out(nfwd(nmax out(+12Vin(minmaxN (VV (186(121 (10.4N 6.47V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(16 -12VDC 次级绕组匝数:pri out(nfwd(nmax out(+12Vin(minmax N (VV (186(121 (10.4N 6.47V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(17 +24VDC次级绕组匝数:pri out(nfwd(nmax out(+24Vin(minmax N (VV (186(241 (10.4N 12.313V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(18自馈绕组匝数:(a UC3842VON=16V, VOFF=10V, Dmax=100%。

选择自馈绕组输出电压为 15V 。

pri out(nfwd(nmax fb(+15Vin(minmaxN (VV (186(152 (10.4N 8.49V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(b UC3843VON=8.4V, VOFF=7.6V, Dmax=100%。

选择自馈绕组输出电压为 10V 。

pri out(nfwd(nmax fb(+10Vin(minmaxN (VV (186(102 (10.4N 5.96V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(c UC3844VON=16V, VOFF=10V, Dmax=50%。

选择自馈绕组输出电压为 15V 。

pri out(nfwd(nmax fb(+10Vin(minmaxN (VV (186(152 (10.4N 8.39V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(d UC3845VON=8.4V, VOFF=7.6V, Dmax=50%。

选择自馈绕组输出电压为 10V 。

pri out(nfwd(nmax fb(+10Vin(minmaxN (VV (186(102 (10.4N 5.96V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(19选择绕组线径:根据应用指南或经验法则,反激变换器电流密度(指电流有效值一般取400cmil/A,即 5A/mm2。

对于 +5VDC,其额定电流为 1A ,所要线径取 0.55mm ,即 0.24mm 2; 对于+12VDC,其额定电流为 1A ,所要线径取 0.55mm ; 对于 -12VDC ,其额定电流为 1A ,所要线径取 0.55mm ;对于 +24VDC,其额定电流为 1A ,所要线径取 0.65mm ,即 0.33mm 2; (20变压器初级绕组反激电压:变压器初级的反激电压 P V 也称为尖峰电压。

(maxmax340566110.4in P V VV V D ===-- (3-25 或者按照下式OR in(max(1.5~2(1.5~2340510~680P V V V V V V ===*= (3-26(21输入整流部分:(a 输入滤波电容 Cin输入电压较宽时, 一般取比例系数 3uF/W, 即每瓦输出功率对应 3uF 的电容量。

如果输入电压比较稳定(如蓄电池输入 ,一般取比例系数 1uF/W,即每瓦输出功率对应 1uF 的电容量。

为了降低输入电压纹波, 一般把输入电容滤波电容用多个并联使用,以降低电容的 ESR 值。

输入滤波电容上还要并上一个或两个陶瓷电容(约 0.1uF ,以吸收纹波电流的高频分量。

这里取 3uF/W,即3/65195200in C uF W W uF uF =⨯=≈ (3-27因为最大直流电压值为 340VDC ,所以输入滤波电容的耐压值按 1.5倍的裕量,取 500V 。

(b 输入整流二极管:对于交流离线式变换器,二极管的耐压值取( 1.81.8*220400W in RMS V V V V >== (3-28开关电源的最大输入平均电流为 (max(min81.250.31262in in in P WI A V V===,所以二极管的电流取 0.31A 。

最小的二极管等级要符合下面的条件:R 2(maxF d(maxFSM FU I 1.5I I 5I ≥≥>(c NTC 电阻:使用 NTC 电阻的开关电源,在每次关机后不要马上开机,最好等一分钟以后再开机,只有等 NTC 电阻温度降下来后,它的阻值才能上去,再次开机才能起限流作用。

额定输入电流为:(min(max81.250.24340in in in P WI A V === 输入电容 Cin 的输入电流峰值一般为输入电流的 3~5倍,所以 NTC 的电阻值必须满足max(3~5 in t inV R I =(3-29为了降低损耗, NTC 的阻值越小越好,一般取 6~12欧姆。

(22 MOSFET :D pk DSSp 1.71V V 500I I AV ≥=⎧⎪⎨≥=⎪⎩ (3-30 (23输出整流部分:(a 输出整流二极管:在开关电源中, 可以使用以下三种类型的整流二极管:快速恢复二极管、超快恢复二极管、肖特基整流二极管。

在任何开关电源的输出电路设计中, 都应严格选择整流二极管的反向截止电压和正向电流。

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开关电源参数计算(带PFC)

开关电源参数计算(带PFC)

LITE ON
PFC电路原理及其相关计算
By Stanley QE Department,QRA LITEON electronics (Dongguan) co.,LTD
LITE ON
一.PFC电路基本原理
一.简介
稳定的能源设备除了能供应系统维持正常的功能外并影响整个系统的特 性，再者当今能源短缺急需节约能源潮流的驱使下，设计产生高效率的能源 设备，减少能源浪费是为众所追求的目标。并且在电力品质与电力性能方面 也必须有较严格的标准，例如：较大的额定功率,较小的杂讯干扰，较理想 的能源使用率等等，都是设计电路必须考虑的问题，而电源转换器之功率因 数则直接影响上述性能。 一般而言，提升功率因数直接影响下述问题： 1.杂讯干扰问题。 由于桥式整流所所产生之输入电流一不规则且不连续之脉动电流，含有大 量之高频谐波，因此对于一些电子周边设备将产生一些不必要的干扰，。故 为了抑制高频谐波电流干扰必须利用外加电路来修正输入电流使其接近正弦 ，如此方能降低输入电流中之高频谐波含量进一步克服杂讯干扰的问题。
从上述解中可得到一个隐函条件,即Y≧0. 因为主MOS管在道通时,变压器的 电流不可能下降.所以从Y≧0条件中解得 U0/ D主η2U0高压≧1/N
得
LITE ON
D≦U0N/η2U0高压 即主MOS管的最大占空比 因为在二次侧应属于降压型电路,则输入与输出应符合 输出=输入*D 对于此电路应有 U0=D主U0高压/N 可得: D主= U0N /U0高压 将D主=U0N/ U0高压代入L得表达式有 X=I0/N Y=2(1-η2)I0/Nη2 L=U0N2η2/(2I0F主(1-η2)) 将U0=12V, N=11, η2 =0.5, I0=1A(实际测得在输出电流为1A时,电源效率 为46.5%,考虑到此效率是变压器前端至输出的效率 ,所以取η2 =0.5),F主 =70KHz 代入L的表达式得到L的感值大小 L=10.37mH (实际测得11.2mH)
开关电源参数(精)

开关电源参数(精)

① 磁场敏感度：（抗扰性）设备、分系统或系统暴露在电磁辐射下的不希望有的响应程度。敏感度电平越小，敏感性越高，抗扰性越差。固定频率、峰峰值的磁场;
② 静电放电敏感度：具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。300PF电容充电到-15000V，通过500欧电阻放电。可超差，但放完后要正常。数据传递、储存，不能丢
十七． 稳定度。
允许使用条件下，输出电压最大相对变化△Uo/Uo 。
十八． 电气安全认证机构
IEC——International Electrotechnical Commission
国际电工委员会（International Electrotechnical Commission）的缩写，是非政府性国际组织和联合国社会经济理事会的甲级咨询机构，正式成立于1906年成月，是世界上成立最早的专门国际标准化机构。总部设在日内瓦。
输入电压在额定范围内变化时，输出电压之变化率。
二十五．负载调节率
（Load Regulation）%
输出电流于额定范围内变化（静态）时，输出电压之变化率。
二十一． 电磁兼容性。
电磁兼容性试验（electromagnetic compatiblity EMC）
电磁兼容性是指设备或系统在共同的电磁环境中能正常工作且不对该环境中 任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。
电磁干扰波一般有两种传播途径,要按各个途径进行评价.一种是以波长长的频带向电源线传播,给发射区以干扰的途径,一般在30MHZ以下.这种波长长的频率在附属于电子设备的电源线的长度范围内还不满1个波长，其辐射到空间的量也很少，由此可掌握发生于电源线上的电压，进而可充分评估干扰的大小，这种噪声叫做传导噪声。
开关电源基本参数的概念及常见术语
开关电源计算参考

开关电源计算参考

根据技术指标的要求，输入功率约为62.5W，则原边峰值电流为:Ipk=2Po/(Vin(max)Dmax)=0.69A (1)式中：Po为输出功率，50W；Vin(max)为交流电压的最大值(取240V)经过整流后得到的直流电压的数值，取288V；Dmax为最大占空比，取0.5。

变压器的初级电感量为:Lp=Vin(max)×Dmax/(Ipk×f)=4.02 mH (2)式中：Vin(max)为交流电压的最小值(取185V)经过整流后得到的直流电压的数值，取222V；Dmax为最大占空比，取0.5；f为工作频率，40 kHz。

利用AP法选择最小尺寸的磁芯Ae×Ac=Lp×Lpk×106/(j×Ke×Kc×△Bmax ) = 15.7×103mm4 (3)式中：Lp为前面计算的变压器初级电感量；Ipk为原边峰值电流；j为电流密度(A/mm2 )，这里取为3；Ke为铁芯截面有效系数，选用铁氧体铁芯，Ke=0.98；Kc为铁芯窗口的有效利用系数，取0.3；△Bmax为磁通密度的最大变化量，取0.2据此可选EI33型磁芯，其Ae=9.7×12.7=123.19mm2,Ac=7.3×19.2=140.16mm2(其Ae×Ac=17.3×103mm4)导线截面积为Sx=Iin(max)/j=0.28/3=0.09 mm2 (4)可选择直径为0.41 mm的漆包线。

初级匝数为:Np= Vs×ton/(△Bac×Ae)=123 (5)式中：Vs为原边所加的直流电压的平均值，取264V；ton为最大占空比下的开通时间，为1.2×12.5×10-6s。

次级匝数为Ns=Np×U2/U1=24.6，取25。

式中：U2/U1为变压器原副边的电压比，根据经验数值以及所选开关管的耐压值(500 V)，设定原副边的电压比为5：1)。

反激式变压器开关电源电路参数计算精

反激式变压器开关电源电路参数计算精

反激式变压器开关电源电路参数计算反激式变压器开关电源电路参数计算基本上与正激式变压器开关电源电路参数计算一样，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。

1-7-3-1 .反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算前面已经详细分析，储能滤波电容进行充电时，电容两端的电压是按正弦曲线的速率变化，而储能滤波电容进行放电时，电容两端的电压是按指数曲线的速率变化，但由于电容充、放电的曲率都非常小，所以，把图1-19反激式变压反激式变压器开关电源电路参数计算基本上与正激式变压器开关电源电路参数计算一样，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。

1-7-3-1 .反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算前面已经详细分析，储能滤波电容进行充电时，电容两端的电压是按正弦曲线的速率变化，而储能滤波电容进行放电时，电容两端的电压是按指数曲线的速率变化，但由于电容充、放电的曲率都非常小，所以，把图1-19反激式变压器开关电源储能滤波电容两端电压的充、放电波形画成了锯齿波，这也相当于用曲率的平均值来取代曲线的曲率，如图1-26所示。

图1-26中，uo是变压器次级线圈输出波形，Up是变压器次级线圈输出电压正半周波形的峰值，Up-是变压器次级线圈输出电压负半周波形的峰值，Upa是变压器次级线圈输出电压波形的半波平均值，uc是储能滤波电容两端的电压波形，Uo是反激式变压器开关电源输出电压的平均值，i1是流过变压器初级线圈的电流，i2是流过变压器次级线圈的电流，Io是流过负载两端的平均电流。

从图1-26可以看出，反激式变压器开关电源储能滤波电容充、放电波形与图1-7反转式串联开关电源储能滤波电容充、放电波形（图1-8-b ））基本相同, 只是极性正好相反。

因此，图1-19反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算方法与图1-7反转式串联开关电源储能滤波电容参数的计算方法完全相同。