1、所有拓?fù)涞恼伎毡确匠掏茖?dǎo)Von*ton=Voff*toff ;Ton/toff=Voff/Von ;Ton/(ton+toff)=Voff/(Voff+Von);得D=Voff/(Von+Voff)降壓 BuckVon=Vin-Vo ； (Von=Vin-Vsw-Vo)Voff=Vo ； (Voff=Vo-(-VD)=Vo+VD)升壓 BoostVon=Vin ； (Von=Vin-Vsw)Voff=Vo-Vin ； (Voff=Vo+VD-Vin)升降壓 Buck-BoostVon=Vin ； (Von=Vin-Vsw)Voff=Vo ; (Voff=Vo+VD)最惡劣輸入電壓選擇 與峰值電

2、流有關(guān)三拓?fù)浞逯惦娏饔嬎闩c最惡劣電壓考慮；IAC=A I/2電流紋波率r= I/IL=2*Iac/IdcLxI 方程(L*IL) =Et/r ;(所有拓?fù)? ；綜上可得： I=Et/L;降壓 BuckIac=A I/2=Et/(2*L)=Vo*(1-D)/(2*L*f);Idc=Io ;Ipk=Io*(1+r/ 2) ;對于降壓變換器，總是優(yōu)先從VinMAX (即 Dmin )開始電感設(shè)計；升壓 BoostIac=AI/2=Et/(2*L)= (Vin*D) /(2*L*f)=(Vo*D*(1-D)/(2*L*f);Idc=Io/(1-D) ;Ipk=Io/(1-D)*(1+r/ 2) ;對于

3、升壓變換器，總是優(yōu)先從VinMIN (即Dmax)開始電感設(shè)計；升降壓 Buck-BoostIac=A I/2=Et/(2*L)=Vo*(1-D)/(2*L*f);Idc=Io/(1-D) ;Ipk=Io/(1-D)*(1+r/ 2) ;對于升降壓變換器，總是優(yōu)先從VinMIN (即Dmax)開始電感設(shè)計；選擇電感流程L*I 方程(L*IL) =Et/r ;(所有拓?fù)? ；即LxI=伏秒積/電流紋波率；(所有拓?fù)?；( 1 )確定最惡劣電壓；(2)計算占空比； D=Voff/(Von+Voff)(3)計算周期T=1/f;( 4 )計算伏秒積(Von*ton ) ；(5)設(shè) r=0.4,計算 L

4、xI;(6)根據(jù)負(fù)載電流Io 和占空比 D 計算，電感電流IL； (IL=Io(buck); IL=Io/(1-D)(Boost 和Buck-Boost) ； 根據(jù)Et IL,計算但電感值(uH);時間單位(us);(8)計算Ipk,電感額定值電流不小于Ipk;校驗磁芯是否飽和B=L*I/N*A ； （電流型方程）Bac=Von*D/（2*N*A*f） ; （電壓型方程）B為磁通密度（或磁感應(yīng)強(qiáng)度），單位為特斯拉（T）或韋伯每平方米（Wb/m2）；H 為磁場強(qiáng)度、磁場密度、磁化力、外加場等，單位是A/m; B=uH; （u 是材料的磁導(dǎo)率，MKS單位制中B=Uc*H更合適，uc材料磁導(dǎo)率，uo

5、空氣磁導(dǎo)率（MKS: 4兀*10-7H/m;CGS: 1） ,u 是相對磁導(dǎo)率。 ）L 電感量（單位H） ， I 電流（單位A） ， N 匝數(shù)， A 面積（單位m2） ；Bpk=L*Ipk/N*ABpk一般不能大于0.3T,否則會出現(xiàn)磁飽和；反之可以通過 0.3T反推Ipk,當(dāng)電流達(dá)到反推 出 Ipk 時不能通過增加匝數(shù)提高電感量。根據(jù)所選擇的電感反推是否合適電流紋波率（約 0.3-0.5 之間） 由（ L*IL） =Et/r 得 r=Et/ （ L*IL） ;實際 r 接近（并小于）要求的 r ，則可以接受；r小于0.4,電感體積要求越大，超過 0.4后，提高r電感體積并不會減少太多；r大于

6、0.4后，電容電流明顯增加，發(fā)熱嚴(yán)重需要選用更低ESR或更低殼對空氣熱阻的電容（更貴，更大型） 。峰值電流實際運用Ipk （r和IL由實際條件計算得到）要小于標(biāo)定Ipk （r和IL由數(shù)據(jù)手冊得到計算得到） ；磁通密度用伏秒積來分析電壓方程B=（L*A I）/（N*A）=Et/（N*A）（單位：T）;（MKS 單位制，面積 A 的單位是 m2）B=100*Et/（N*A）（單位：G）;（CGS單位制，面積 A的單位是cm2）舉例：Et100=10.12Vus則意著產(chǎn)生100G的Bac需要伏微秒積為10.12。因為Bac=4 B/2,所以相應(yīng)的 B為200G （每10.12Vus）。注意，G代表的

7、單位是高斯。前面介紹過的 B和Et的關(guān)系式：B=100*Et/（N*A） （ 所有拓?fù)洌?；既然（對于給定電感） B和Et成正比，可以斷定所選成品電感的設(shè)計磁通密度變化量為B=Et/Et100*200=59.4/10.12*200=1174G （所有參數(shù)見電感規(guī)格表）；設(shè)計的峰值磁通密度為Bpk=（ r+2 ） /（2*r）*200（所有參數(shù)見電感規(guī)格表）（推導(dǎo)：由 r=2Iac/Idc=2Bac/Bdc 得Bpk=（ r+2 ） /（2*r）* B ；Ipk= （r+2） /（2*r）* I ；）計算實際應(yīng)用中 B和Bpk （Et, r, 4B由應(yīng)用條件求得）根據(jù) L/NA=Bpk/Ipk

8、計算的比例常數(shù)（參數(shù)由應(yīng)用條件求得） ；根據(jù)匝數(shù)、電感量、面積反推 驗證結(jié)果。銅損、線圈損耗電流有效值的平方方程Irms2=A I2/12+Idc2=Idc2（1+r2/12）;（所有拓?fù)洌?；銅損Pcu=IRMS2* DCR ； （所有拓?fù)洌?、磁芯損耗Pcore見規(guī)格書的磁芯損耗方程，與 B和f有關(guān)。（需要分清楚B, Bac, AB的關(guān)系）；鐵氧體電感占總損耗的 5 -10 ，鐵粉電感占20 -30 ；鐵粉芯飽和特性更軟， 可以承受很大的非正常電流而不導(dǎo)致開關(guān)管瞬間損壞。 但其中粘合鐵 粒子的有機(jī)粘合劑會降解，存在壽命問題。6、溫升Rth=AT/W （單位：C /W）（所有拓?fù)?，參?shù)見電感

9、數(shù)據(jù)手冊）P=Pcu+Pcore； T=Rth*P ；驗證完成。計算其他最惡劣應(yīng)力見 P97；反激式變壓器基礎(chǔ)匝比n=np/ns ；np 一次繞組匝數(shù),ns二次繞組匝數(shù)反激變換器直流傳遞函數(shù)原邊側(cè)副邊側(cè)VonVinViNR=Vin/nVoffVoR=(Vo+VD)/nVo+Vd占空比DD=Voff/(Von+Voff)D=Vor/(V in+Vor)D=Vo/(Vinr+Vo)D=nVo/(ViN+nVo)反擊式變換器的等效升降壓模型原邊側(cè)等效(Buck-Boost)副邊側(cè)等效(Buck-Boost)輸入電壓VinVinVlNR=VlN/n輸入電流i-inIin|lNR=|lN*n輸入電容Ci

10、nCnn2*C in電感LpLs=Lp/n2開關(guān)壓降VswVswVsw/n輸出電壓VoVoR=Vo*nVo輸出電流i-outIoR=Io/nIo電感電流(Idc)(中心值)lLR=IoR/(1-D)=Io/n*(1-D)Ior=Io/(1-D)輸出電容CoCo/n2Co二極管壓降VdVD*nVd占空比dd電流紋波率rr實例：設(shè)計反激變壓器.確定 Vor和Vz;交流電整流后的直流電壓Vinmax=，2*VACmax=1.414*270=382V;600V的MOSFET管，留30V的安全裕量；漏極電壓 Vin+Vz=382+Vz 570V Vz 188V;選才i 180V的穩(wěn)壓管(齊納管鉗位)；由

11、于Vz/Vor=1.4為消耗曲線上的明顯下降點，所以選擇此值為最優(yōu)比。Vor=Vz/1.4=180/1.4=128V;.匝比；若二極管正向壓降為0.6V,則有n=VoR/(Vo+VD)=128/5.6=22.86 ;.理論最大占空比；Vinmin最惡劣情況(Buck-BOOST寸電感和變壓器)Vinmax=v/2*VACmin=1.414*90=127V;D=Vor/(Vor+Vnmin) =128/(128+127)=0.5 ;(100%效率，最終將忽略)；此D為正常工作時的 Dmax,掉電時會進(jìn)一步增加，所以要選擇合適的輸入電容和占空比限制Dlim (越70%)。電容按3uF/W的經(jīng)驗法則

12、選擇，若預(yù)估效率為70%,則74W/0.7=106W,選106*3=318uF (標(biāo)準(zhǔn)值330UF).原副邊側(cè)的有效負(fù)載電流將總功率歸算到一個等效的單輸出上，則有負(fù)載電流為Io=74/515A ;原邊側(cè)負(fù)載電流 IoR=Io/n=15/22.86=0.656A ;.實際占空比輸入功率 Pin=Po/效率=740.7=105.7W ;平均輸入電流Iin=Pin/Vin=105.7/127=0.832A ;由原邊側(cè)電流斜坡中心值Ilr=Iin/D=Ior/(1-D);得 D=Iin/(Iin+Ior) ;D=0.832/(0.832+0.656)=0.559 ;.實際原副邊側(cè)電流斜坡中心值副邊側(cè)：

13、Il=Io/(1-D)=15/(1-0.559)=34.01A ;原邊側(cè)：lLR=lL/n=34.01 /22.86=1.488A ;.峰值開關(guān)電流Ipk= (1+r/2) *I lr=1.28*0.5/2=1.86A ;可根據(jù)此估計值設(shè)置控制器的電流限制。.伏秒積在 Vinmin 有 Von=VlN=127V (忽略 Vsw);開關(guān)導(dǎo)通時間 ton=D/f=0.559/(150*10 3)=3.727us ;伏秒積 Et=Von*ton=127*3.727=473V.us ;.原邊側(cè)電感值注意：設(shè)計離線式變壓器時，出于降低高頻銅損及減小變壓器尺寸等原因，經(jīng)常把r值設(shè)置在0.5左右。因此，(按

14、照L*I法則)原邊側(cè)電感值一定是：,1 * EtLp * =473(1.488*0.5)=636uH ;Ilr r.選擇磁芯磁性元件需加入氣隙來改善儲能能力。但氣隙若太大，為保證 L值，銅線繞組會變多。折中方案(適用于鐵氧體磁芯和所有拓?fù)?：2(2 r)2 Pin .Ve 0.7* cm3 (f 的單位是 kHz);r fVe=0.7* (2.52/0.5) *(105.7/150)=6.17cm 3 ;根據(jù)數(shù)據(jù)手冊找到稍大的EI-30。參數(shù) 有效面積Ae=1.11cm2;有效長度le=5.8cm ;有效體積 Ve=Ae*le=5.8*1.11=6.438cm 3 ;.繞組匝數(shù) TOC o 1

15、-5 h z L* I-結(jié)合電壓型萬程 B T加r=AI/IL; LxI萬程(L*IL) =Et/r；N* Am 人 _ L*AI Et _ , 一一得 B T 加上 Bpk= (r+2) /(2*r)* AB;N * A N*A得到關(guān)于r的電壓方程(用 MKS單位制表示)： HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 2 Von* D-N (1 -)*(適用所有拓?fù)?r 2* Bpk* Ae* f磁通密度B不能超過0.3T,所以Np= (1+Z0.5) *(127*0.559)/(2*0.3*1.11*10 -4*150*10 3)=35.5 匝驗證尺寸

16、是否合適，若需要減少匝數(shù) N,可采取以下方法：增大r值，或是減少占空比(例如選擇較低的Vor),選擇更高的磁通密度變化值(選擇新材料)，還可以增加磁芯面積。5V輸出的二次繞組匝數(shù)為Ns=Np/n=35.5/25.86=1.55 匝;取整ns=2匝；反推 np=ns*n=2*22.86 =46 匝；12V 輸出匝數(shù) ns-aux= (12+1) /(5+0.6)*2 =5 匝；設(shè)5V輸出二極管有0.6V的壓降，12V輸出二極管有1V的壓降；.實際磁通密度B(12、* Von* D一)* Tr 2*Bpk*Ae*f實際上可以按比例反推35.5匝對應(yīng)0.3T,貝U Bpk=（35.546）*0.3=

17、0.2315T ;磁通變化量和其峰值的關(guān)系為（見第2章）人2r1 B 2*Bac * Bpk * 0.2315=0.0926Tr 22.513.氣隙電感L與磁導(dǎo)率的關(guān)系式L 1*（uUoAe）* N2 （單位 H） z leZ是氣隙系數(shù)（能量處理量的倍數(shù)）（取1020為較好的折中選擇）le ulgle1uuAe2z *( -)* NL le636*10_-7-4* ,2000*4冗 *10 *1.11*10、一浮6*(2)*46 =165.8*10Lg=0.435 （uc材料磁導(dǎo)率，U0空氣磁導(dǎo)率（MKS: 4兀*10-7 H/m;CGS: 1） ,u是相對磁導(dǎo)率, Ae有效面積，le有效長度

18、見數(shù)據(jù)手冊，N為匝數(shù)）（注意：中心柱打磨總長為上值，墊片厚 度和為上值，見圖 5-17）3.1.10選擇線規(guī)先由頻率決定集膚深度，再選擇線規(guī)，再根據(jù)電流大小選擇是否需要并繞及并繞股數(shù); 線規(guī)選擇參見圖3-4, P95;3.2正激變換器的磁性元件占空比_ NsVo Vin* D* Np相當(dāng)于Buck電路，折算副邊側(cè)，ViNR=ViN/n,n=Ns/Np ;復(fù)位繞組匝數(shù)等于一次繞組匝數(shù)，截止MOSFET漏極升壓到2Vin, AC220V下，開關(guān)耐壓至少要800V。占空比必須小于0.5,保證變壓器完全復(fù)位；最惡劣條件對正激變換器變壓器，Vinmin是最惡劣條件；（電流紋波值不變，考慮銅損）對輸出電感

19、，VINMAX是最惡劣條件；實例8-正激變換器f=200kHz,輸入電壓 90-270V,輸出5V和50A;效率0.83輸入功率PIN=Po/效率=5*50/ 0.83300W;AP法選擇磁芯計算規(guī)則P 4AP 675.6* cm （面積乘積 AP=Ae*Wa （單位 cm4）見圖 3-7, P100; Ae磁芯面積,P,M * J8Wa磁芯窗口面積。CG卯位制中有 4B *108 G197353* K * f * AP，窗口利用系數(shù)K為0.3,電流密度Jcmil/A=600cmil/A.假設(shè) B=1500G （有助于降低磁芯損耗）ETD-34磁芯面積乘積 AP=1.66cm4；根據(jù)條件算的實

20、際 AP=1.0134cm4;集膚深度66.1* 1 0.0042（T 20）叢八 斗八mm （T單位C , f單位Hz,）. f設(shè)最高溫度80 C ,則 =0.185mm ;有效熱阻EE-EI-ETD-EC1 經(jīng)驗公式Rth=53*Ve-0.54 C/W ;ETD34 有效體積 Ve=7.64cm3 ； Rth=17.67 C /W ；最大磁通密度變化范圍設(shè)最大溫升40 C,變壓器最大可允許損耗功率為：P=Pbu+PcoRE=deg C/Rth=40/17.67=2.26W銅損 Pcu和磁芯損耗 PcoreX寸半，Pcu=1.13W;Pcore=1.13W;磁芯允許的單位體積損耗磁心損耗/體積=1.13/7.64=148mW/cm 3查表2-5, B類，磁心損耗/體積=C*Bp*fd （B的單位為Gs, f的單位為Hz）C常數(shù)1, P常數(shù)2, d常數(shù)3表2-5描述磁芯損耗時使用的不同單位制（及其轉(zhuǎn)換關(guān)系）常數(shù)1B的指數(shù)f的指數(shù)BfVe單位單位制AC*104*pCc310Cb=pCf=dTHzcm3W/cm 3單位制Bc Cc*103C