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  • 反激式開關電源變壓器設計要點介紹
    • 發布時間:2022-11-03 18:58:23
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    反激式開關電源變壓器設計要點介紹
    反激式變壓器適合小功率電源以及各種電源適配器。但是反激式變換器的設計難點是變壓器的設計,因為輸入電壓范圍寬,特別是在低輸入電壓,滿負載條件下變壓器會工作在連續電流模式,而在高輸入電壓,輕負載條件下變壓器又會工作在不連續電流模式。
    反激式變壓器一般工作于兩種工作方式 :
    1. 電感電流不連續模式DCM (Discontinuous Inductor Current Mode)或稱 " 完全能量轉換 ": 同時儲存在變壓器中的所有能量在反激周期 (toff)中都轉移到輸出端。
    2. 電感電流連續模式CCM ( Continuous Inductor Current Mode) 或稱 " 不完全能量轉換 " : 儲存在變壓器中的一部分能量在toff末保留到下一個ton周期的開始。
    反激式開關電源變壓器設計
    1.電源指標
    輸入電壓:90AC~264AC
    輸入頻率:f=50Hz
    輸出電壓: 12v
    輸出電流:3A
    輸出功率:Po=36W
    設計效率:75%~80%
    輸入功率:Pin=48W
    2.設定變壓器磁通量
    變壓器在工作的時候溫度較高,在設計的過程中取飽和磁芯密度Bs=0.39T,為了防止磁芯出現飽和需要留有一定的裕量,這里在設計的時候取磁通Bm=0.25T
    3.計算變壓器匝比
    根據BOM表的MOS管和二極管的參數,考慮到一定的裕量,通過在MOS管開通和關斷的時候,計算匝比N
    開關on:0.8VD>Vinmax/N+Vo
    其中VD為二極管反向耐壓最大值
    開關off:0.8Vmos>N*(Vo+Vf)+Vinmax
    其中Vmos為MOS管的耐壓值
    計算取N=8 (5.5~11.5)
    4.計算最低輸入電壓
    根據公式:
    反激式變壓器 開關電源
    其中tc=3ms
    5.計算最大占空比
    根據最低輸入電壓,最大功率時,占空比最大
    Dmax=N(Vo+Vf)/(N(Vo+Vf)+Vinmin)
    則最大占空比為0.48
    6.計算初級電感的峰值電流
    Ip=2Po/(DmaxVinminη)
    則初級電感的峰值電流為1.818A
    7.計算初級繞組電流的有效值
    Irms=IP*√(Dmax/3)=0.727A
    8.計算初級繞組電感量
    Lp=VinminDmax/(Ipf)
    計算可得初級電感量450μH
    9.最大導通時間
    Tonmax=Dmax/f
    計算可得導通時間為7.4us
    10.初級匝數的計算
    Np=VinTonmax/(AeBm)
    計算可得初級匝數為40匝。其中骨架給定,Ae為已知量
    11.次級匝數
    Ns=Np/N
    計算可得匝數為5圈。
    12.輔助繞組
    輔助繞組根據數據手冊,設定VCC電壓為16V,則有:
    Ncc=Vcc*Ns/(Vo+Vf)
    計算可知輔助繞組為7匝
    13.一次側繞組徑選擇
    反激變壓器繞組導線電流密度5A/〖mm〗2~7A/〖mm〗2,在該設計中取電流密度為6A,則根據Sp=Irms/J=0.727/6=0.121/〖mm〗^2
    則線徑的直徑為:dp=1.13*√0.121=0.3933mm
    14.次級繞組的線徑選擇
    Sp=Irms/J=3/6=0.5/〖mm〗^2
    ds=1.13*√0.5=0.79mm
    15.磁芯的氣隙大小
    lg=(0.4π*〖Np〗^2*Ae)/Lp
    計算可得氣隙大小為1.291mm
    16.變壓器繞線
    采取三明治繞法,在3腳和2腳上繞初級繞組的一半即20圈。再在5、6腳上繞輔助繞組VCC,繞7圈。再在10、8腳上繞次級繞組5圈。最后在2腳和1腳上繞初級繞組的另一半20圈,最后2腳上的線連接起來。變壓器同名端的繞制,是根據骨架引腳進線端進和繞制方向來確定。
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