單端反激開關(guān)電源變壓器設(shè)計時間:2009—01-14

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字體大小:【http：///apply/freebbs_1。asp？compid=33210&type=2"\t”_blank”網(wǎng)友評論0條點擊查看0引言近年來隨著電源技術(shù)的飛速發(fā)展,開關(guān)穩(wěn)壓電源正朝著小型化、高頻化、繼承化的方向發(fā)展,高效率的開關(guān)電源已經(jīng)得到越來越廣泛的應用。單端反激式變換器以其電路簡單、可以高效提供直流輸出等許多優(yōu)點,特別適合設(shè)計小功率的開關(guān)電源.本文簡要介紹了Unitorde公司生產(chǎn)的電流型脈寬調(diào)制器UC3842，介紹了該芯片在單端反激式開關(guān)電源中的應用，對電源電路進行了具體分析.利用本文所述的方法設(shè)計的小功率開關(guān)電源已經(jīng)應用在國電南瑞科技股份有限公司工業(yè)控制分公司自主研發(fā)的分散控制系統(tǒng)GKS-9000中,運行狀況良好,各項指標均符合實際工程的要求。1反激式開關(guān)電源基本原理單端反激開關(guān)電源采用了穩(wěn)定性很好的雙環(huán)路反饋（輸出直流電壓隔離取樣反饋外回路和初級線圈充磁峰值電流取樣反饋內(nèi)回路）控制系統(tǒng)，就可以通過開關(guān)電源的PWM（脈沖寬度調(diào)制器）迅速調(diào)整脈沖占空比,從而在每一個周期內(nèi)對前一個周期的輸出電壓和初級線圈充磁峰值電流進行有效調(diào)節(jié),達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。這種反饋控制電路的最大特點是：在輸入電壓和負載電流變化較大時，具有更快的動態(tài)響應速度，自動限制負載電流，補償電路簡單。反激電路適應于小功率開關(guān)電源，其原理圖如圖1所示。下面分析在理想空載的情況下電流型PWM的工作情況。與電壓型的PWM比較，電流型PWM又增加了一個電感電流反饋環(huán)節(jié)。圖中：A1為誤差放大器；A2為電流檢測比較器;U2為RS觸發(fā)器;Uf為輸出電壓Uo的反饋取樣,該反饋取樣與基準電壓Uref通過誤差放大器A1產(chǎn)生誤差信號Ue(該信號也是A2的比較箝位電壓）。設(shè)場效應管Q1導通，則電感電流iL以斜率Ui/L線性增長,L為T1的原邊電感，電感電流在無感電阻R1上采樣u1=R1iL,該采樣電壓被送入電流檢測比較器A2與來自誤差放大器的Ue進行比較，當u1〉Ue時，A2輸出高電平，送到RS觸發(fā)器U2的復位端，則兩輸入或非門U1輸出低電平并關(guān)斷Q1；當時鐘輸出高電平時，或非門U1始終輸出低電平，封鎖PWM，在振蕩器輸出時鐘下降的同時，或非門U1的兩輸入均為低電平，則Q1被打開。因此，從上面的分析可以看出，電流型PWM信號的上升沿由振蕩器時鐘信號的下降沿決定，而PWM的下降沿則由電感電流的陷值信號和來自誤差放大器的誤差信號共同決定,其工作時序如圖2所示.單端反激式開關(guān)電源以主開關(guān)管的周期性導通和關(guān)斷為主要特征。開關(guān)管導通時,變壓器一次側(cè)線圈內(nèi)不斷儲存能量；而開關(guān)管關(guān)斷時，變壓器將一次側(cè)線圈內(nèi)儲存的電感能量通過整流二極管給負載供電，直到下一個脈沖到來，開始新的周期。開關(guān)電源中的脈沖變壓器起著非常重要的作用：一是通過它實現(xiàn)電場—磁場-電場能量的轉(zhuǎn)換，為負載提供穩(wěn)定的直流電壓;二是可以實現(xiàn)變壓器功能，通過脈沖變壓器的初級繞組和多個次級繞組可以輸出多路不同的直流電壓值，為不同的電路單元提供直流電量;三是可以實現(xiàn)傳統(tǒng)電源變壓器的電隔離作用，將熱地與冷地隔離，避免觸電事故，保證用戶端的安全。2反激式開關(guān)電源設(shè)計開關(guān)電源設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)就是反饋回路的設(shè)計，反饋回路設(shè)計的好壞直接決定了開關(guān)電源的精度和穩(wěn)定性能。前面已經(jīng)介紹了單端反激開關(guān)電源采用的是雙環(huán)路反饋。以下將介紹利用電流型PWM芯片UC3842設(shè)計開關(guān)電源的兩種反饋回路時需要注意的一些問題。2.1輸出直流電壓隔離取樣反饋外回路UC3842是一種高性能的固定頻率電流型脈寬集成控制芯片，是專為離線式直流變換電路設(shè)計的。其主要優(yōu)點是電壓調(diào)整率可以達到0.01%，工作頻率高達500kHz,啟動電流小于1mA，外圍元件少。它適合做20W～80W的小型開關(guān)電源。其工作溫度為0℃~70℃，最高輸入電壓30V，最大輸出電流1A，能驅(qū)動雙極型功率管和MOSFET。UC3842采用DIP—8形式封裝.其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖和各引腳的功能見有關(guān)手冊.-UC3842的典型應用電路如圖3所示.該電路的工作原理是：直流電壓加在Rin上，降壓后加在UC3842的引腳7上，為芯片提供大于16V的啟動電壓,當芯片啟動后由反饋繞組提供維持芯片正常工作需要的電壓。當輸出電壓升高時,單端反激變壓器Tl的反饋繞組上產(chǎn)生的反饋電壓也升高，該電壓經(jīng)R1和R3組成大分壓網(wǎng)絡(luò),分壓后送入UC3842的引腳2，與基準電壓比較后,經(jīng)誤差放大器放大，使UC3842引腳6的驅(qū)動脈沖占空比減小，從而使輸出電壓降低,達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。此電路結(jié)構(gòu)簡單，容易布線，成本低.但是，UC3842的采樣電壓不是從輸出端取到的,輸出電壓穩(wěn)壓精度不高，只適合于用在負載較小的場合.為克服上述問題，可以對上述反饋電路進行改進，采用光耦和電壓基準進行反饋控制，可以極大地提高開關(guān)電源的穩(wěn)定性和精度。采用這種方法進行反饋控制時需要從副邊繞組輸出端進行取樣，電路見圖4。電壓采樣及反饋電路由光耦PS2701、TL431和阻容網(wǎng)絡(luò)組成，圖中R5和C5用于TL431的頻率補償，不能缺少。通過調(diào)節(jié)由R6，R7組成的分壓網(wǎng)絡(luò)后得到采樣電壓，該采樣電壓與三端可調(diào)穩(wěn)壓塊TL431提供的2.5V基準電壓進行比較，當輸出電壓正常時，采樣電壓與TT431提供的2。5V電壓基準相等，則TL431的K極電位保持不變，從而流過光耦U3二極管的電流不變，進而流過光耦CE的電流也不變,UC3842引腳2的反饋電位Uf保持不變,則引腳6輸出驅(qū)動的占空比不變，輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值不變。當輸出5V電壓因為某種原因升高時，分壓網(wǎng)絡(luò)上得到的輸出電壓采樣值會隨之升高，從而TL431的K極電位下降，流過光耦二極管的電流增大,進而流過CE的電流增大，從而UC3842的引腳2的電位升高。由UC3842內(nèi)部示意圖可知：誤差放大器A1的輸出電壓Ue減小，亦即電流檢測比較器鉗位電壓減小，所以由圖2可知：UC3842引腳6輸出驅(qū)動的占空比減小，從而使輸出電壓減小,這樣就完成了反饋穩(wěn)壓的過程。2。2初級線圈充磁峰值電流取樣反饋內(nèi)回路初級線圈充磁峰值電流取樣的內(nèi)回路反饋也是開關(guān)電源設(shè)計起決定作用的環(huán)節(jié)，如果內(nèi)回路反饋設(shè)計不符合電路要求，開關(guān)電源就無法正常工作。設(shè)計內(nèi)回路反饋時，需要在開關(guān)管上串聯(lián)一個以地為參考的取樣電阻Rs（見圖1、圖4中的R1和圖3中的R8)，將初級線圈的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號，此電壓由電流檢測比較器A2監(jiān)視并與來自誤差放大器A1的輸出電平比較。在正常的工作條件下，峰值電感電流由引腳1上的電壓控制,其中：當電源輸出過載或者輸出取樣丟失時，異常的工作條件將出現(xiàn)，在這些條件下,電流比較器的門限被內(nèi)部鉗位至1.0V，則

而開關(guān)電源初級線圈最大峰值電流為短路保護時變壓器初級線圈流過的最大電流：式中：IP為初級線圈電感電流;Pout為開關(guān)電源設(shè)計輸出功率;Vin為開關(guān)電源輸入電壓；D為PWM的輸出信號占空比；N為電源效率.根據(jù)式（2）、式(3）可以推算:根據(jù)計算得出的Rs阻值可以進一步計算出電流取樣電阻的功率:選定電流取樣電阻后，需要通過一個L型的RC低通濾波網(wǎng)絡(luò),將這個采樣信號送給UC3842的電流比較器。L型RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)的上限截止頻率為：從低通濾波器的對數(shù)幅頻特性可知，當輸入信號頻率低于fh時，輸出信號與輸人信號幾乎完全相同;當輸入信號頻率高于fh時,輸出信號會大幅度衰減。利用示波器可以測量Rs采樣電阻上的信號頻率，因此，選擇低通濾波器的RC參數(shù)時必須要保證Rs電阻上正常的采樣電壓不能被濾波器衰減。設(shè)計開關(guān)電源時，如果RC參數(shù)選擇不當,使濾波器的上限截止頻率fh偏小，導致正常的Rs采樣信號被衰減,這樣當負載增大時,PWM無法將控制脈沖的占空比調(diào)大，變壓器會因為負載過重而發(fā)生嘯叫。為解決這一問題，將濾波電容C的取值減小，進而提高fh，使正常的Rs采樣信號通過濾波器，當負載加重時，開關(guān)電源可以很好地穩(wěn)壓,變壓器的嘯叫現(xiàn)象也沒有出現(xiàn).3結(jié)束語開關(guān)電源的設(shè)計是一個實踐性很強的課題，本文給出的方法僅作為一種參考，許多實際問題需要在實踐中不斷加以總結(jié)和完善，只有通過實踐才能使設(shè)計不斷臻于完美。

單片開關(guān)電源高頻變壓器的設(shè)計要點高頻變壓器是單片開關(guān)電源的核心部件,鑒于這種高頻變壓器在設(shè)計上有其特殊性,為此專門闡述降低其損耗及抑制音頻噪聲的方法，可供高頻變壓器設(shè)計人員參考。單片開關(guān)電源集成電路具有高集成度、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標等優(yōu)點，能構(gòu)成高效率無工頻變壓器.高頻變壓器是單片開關(guān)電源的核心部件，鑒于這種高頻變壓器在設(shè)計上有其特殊性，為此專門闡述降低其損耗及抑制音頻噪聲的方法，可供高頻變壓器設(shè)計人員參考。

單片開關(guān)電源集成電路具有高集成度、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標等優(yōu)點,能構(gòu)成高效率無工頻變壓器的隔離式開關(guān)電源。在1994~2001年，國際上陸續(xù)推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch—FX、TOtch—GX、Tintch、Tintch-Ⅱ等多種系列的單片開關(guān)電源產(chǎn)品,現(xiàn)已成為開發(fā)中、小功率開關(guān)電源、精密開關(guān)電源及開關(guān)電源模塊的優(yōu)選集成電路.

高頻變壓器是開關(guān)電源中進行能量儲存與傳輸?shù)闹匾考瑔纹_關(guān)電源中高頻變壓器性能的優(yōu)劣，不僅對電源效率有較大的影響，而且直接關(guān)系到電源的其它技術(shù)指標和電磁兼容性（EMC）。為此,一個高效率高頻變壓器應具備直流損耗和交流損耗低、漏感小、繞組本身的分布電容及各繞組之間的耦合電容要小等條件。

高頻變壓器的直流損耗是由線圈的銅損耗造成的。為提高效率，應盡量選擇較粗的導線，并取電流密度J=4～10A／mm2。

高頻變壓器的交流損耗是由高頻電流的趨膚效應以及磁芯的損耗引起的。高頻電流通過導線時總是趨向于從表面流過，這會使導線的有效流通面積減小，并使導線的交流等效阻抗遠高于銅電阻。高頻電流對導體的穿透能力與開關(guān)頻率的平方根成反比，為減小交流銅阻抗，導線半徑不得超過高頻電流可達深度的2倍?？晒┻x用的導線線徑與開關(guān)頻率的關(guān)系曲線如圖1所示。舉例說明,當f=100kHz時,導線直徑理論上可取φ0。4mm.但為了減小趨膚效應，實際可用更細的導線多股并繞,而不用一根粗導線繞制。

在設(shè)計高頻變壓器時必須把漏感減至最小。因為漏感愈大，產(chǎn)生的尖峰電壓幅度愈高,漏極鉗位電路的損耗就愈大,這必然導致電源效率降低.對于一個符合絕緣及安全性標準的高頻變壓器，其漏感量應為次級開路時初級電感量的1%～3％。要想達到1％以下的指標，在制造工藝上將難于實現(xiàn).減小漏感時可采取以下措施:

減小初級繞組的匝數(shù)NP；

增大繞組的寬度（例如選EE型磁芯，以增加骨架寬度b）；

增加繞組的高、寬比；

減小各繞組之間的絕緣層；

增加繞組之間的耦合程度.3變壓器主要參數(shù)的計算3.1變壓器的計算功率半橋式變換器的輸出電路為橋式整流時，其開關(guān)電源變壓器的計算功率為:Pt=UoIo（1＋1/η)(1）將Uo=2100V,Io=0.08A，η=80％代入式(1）,可得Pt=378W。3.2變壓器的設(shè)計輸出能力變壓器的設(shè)計輸出能力為：Ap=（Pt·104/4BmfKWKJ)1.16（2)式中:工作頻率f為30kHz，工作磁感應強度Bm取0.6T，磁心的窗口占空系數(shù)KW取0。2,矩形磁心的電流密度（溫升為50℃時）KJ取468。經(jīng)計算,變壓器的設(shè)計輸出能力AP=0.511cm4.3。4繞組計算初級匝數(shù):D取50％，Ton=D/f=0.5/（30×103）=16。67μs,忽略開關(guān)管壓降，Up1=Ui/2=150V。N1=Up1Ton10－2/2BmAc=(150×16。67)10－2/(2×0。6×1×1×0。7)=29。77匝取N1=30匝次級匝數(shù)：忽略整流管壓降，Up2=Uo=2100V.N2=Up2N1/Up1=（30×2100)/150=420匝3.5導線線徑Ip1=Up2Ip2/Up1=0.08×2100/150=1.12A電流密度：J=KjAp－0。1410－2=468×0。511－0.14×10－2=5。14A/mm2考慮到線包損耗與溫升,把電流密度定為4A/mm2(1)初級繞組：計算導線截面積為Sm1=Ip1/J=1.12/4=0。28mm2初級繞組的線徑可選d=0。63mm,其截面積為0。312mm2的圓銅線。(2）次級繞組：計算導線截面積為Sm2=Ip2/J=0。08/4=0。02mm2.次級繞組的線徑可選d=0。16mm的圓銅線，其截面積為0。02mm2。為了方便線圈繞制也可選用線徑較粗的導線。4線圈繞制與絕緣為減小分布參數(shù)的影響，初級采用雙腿并繞連接的結(jié)構(gòu),次級采用分段繞制，串聯(lián)相接的方式，降低繞組間的電壓差，提高變壓器的可靠性,繞制后的線圈厚度約為4。5mm。小于磁心窗口寬度13。4mm的一半。在變壓器的絕緣方面，線圈絕緣選用抗電強度高、介質(zhì)損耗低的復合纖維絕緣紙，提高初、次級之間的絕緣強度和抗電暈能力.變壓器絕緣則采用整體灌注的方法來保證變壓器的絕緣使用要求。以上說法是否正確，請大家指教。頻變壓器設(shè)計

1。

確定電源的規(guī)格,選擇變壓器規(guī)格（如EE28，RM10，PQ2620等)，選擇變壓器規(guī)格比較復雜，一般靠經(jīng)驗就OK.如36W用RM10其變壓器的截面積Ae=98(mm^2)

2。

確定輸入電壓范圍VIN（如90Vac—264Vac時VINmin＝100V），在最低電壓時設(shè)計最大占空比為Dmax=0.45至0。5，

3。

通過占空比可以知道最大導通時間ton=D/fsw=0。5/65KHZ=7。69us（式中開關(guān)頻率fsw為65KHZ）

4。

整機的效率U（80﹪）輸出規(guī)格PO=Vo*Io（如VO=12V，Io＝3A）

5。

由于變壓器設(shè)計可以考慮工作在CCM（連續(xù)模式)或工作在DCM（斷續(xù)模式）設(shè)計方法不同，我以下相對簡單的DCM模式為例。

6。

計算輸出功率:PO＝VO×IO＝12V×3A=36W

7.

計算輸入功率：PIN＝PO/效率＝36W/0.8＝45W

8。

計算變壓器初級的電流di＝Ipk=2×PIN/(VINmin*Dmax)=2＊45W/(100V*0.5）=1.8A

9.

根據(jù)法拉弟定理,計算初級匝數(shù):NP＝VINmin＊TON/（Ae＊db）=100V×7.69US/（98*0.25T)=31。3匝,最少取32匝

10。

計算次級匝數(shù)NS：(1)先通過決定次級到初級的反射電壓VOR(為100V)(2)計算初級的每匝伏數(shù)：＝VOR/NP=100V/32TS=3。125伏/匝，(3）（VO＋VF）/3.3125伏/匝＝3.92匝取4匝

11.

計算供電繞組匝數(shù)NA:一般VCC繞級電壓取16V，NA＝VCC/計算初級的每匝伏數(shù)＝16V/3。125伏/匝＝5.1匝，取5匝。

12.

計算初級電感量LP＝VIN×ton/Ip=100V*7.69us/1.8A=427UH

13.

線徑的決定可通過變壓器BOBBIN的寬度或?qū)嶋H繞變壓器時決定.次級用用三重絕緣線或用2UEW線兩邊各加3mm的檔墻。1慨述

1.1高頻變壓器的定義與分類

高頻變壓器是相對于音頻和工頻變壓器而言的。但是，由于高頻的范圍太廣，要明確的劃分是困難的。因此,我們可將工作頻率在音頻以上的變壓器統(tǒng)稱為高頻變壓器。應該說,這種叫法是不嚴格的。為此，根據(jù)其工作頻率，我們將高頻變壓器分為以下幾類:

①按頻率范圍分為

a.kHz級高頻變壓器，它是指工作頻率在20kHz至幾百kHz的高頻變壓器；

b.MHz級高頻變壓器，它是指工作頻率在1MHz以上的高頻變壓器。

②按工作頻帶分為

a。單頻或窄頻級高頻變壓器，它是指工作頻率為單頻或是一個很窄的頻段，如變換器變壓器、振蕩器變壓器等；

b。寬頻帶變壓器,它是指工作在一個很寬頻率范圍內(nèi)的變壓器，如阻抗變換器變壓器、通訊變壓器、寬帶功率放大器變壓器等.

1。2kHz級高頻變壓器的特點

①工作頻率在幾百kHz以下；

②一般采用錳鋅鐵氧體材料；

③是目前使用最多的高頻變壓器;

④大部分是單頻或窄頻級的變壓器.

2

用于高頻變壓器中的鐵氧體材料

2.1高頻變壓器用鐵氧體材料的特性和主要用途

用于高頻變壓器中的鐵氧體材料均為軟磁鐵氧體材料。由于軟磁鐵氧體材料的電阻率高，高頻損耗小,易于大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品的一致性好，成本低，是目前高頻變壓器中使用量最大的一種磁性材料。軟磁鐵氧體材料主要分為Mn—Zn鐵氧體和Ni-Zn鐵氧體兩大類.Mn—Zn鐵氧體用于工作頻率在0.5～1MHz以下的高頻變壓器中，Ni-Zn鐵氧體用于工作頻率在1MHz以上的高頻變壓器中。Mn—Zn和Ni-Zn鐵氧體材料的品種很多，材料特性也各不相同，分別用于各種不同要求的高頻變壓器和電感器中。主要包括以下幾個方面：

①功率變壓器，用于傳輸功率，變換電壓和隔離等。要求材料有高的飽和磁感應強度和低功率損耗.

②信號傳輸變壓器，用于不失真的傳輸交流或脈沖信號，阻抗匹配，隔離等.要求材料有高磁導率，低磁滯損耗和對直流的敏感小。

③電信領(lǐng)域的濾波器電感,要求有良好的穩(wěn)定性和高Q值。材料的損耗小、在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)有很低的溫度系數(shù)、對時間有很好的穩(wěn)定性.

④干擾抑制器，抑制不需要的高頻干擾信號，通過有用的高頻信號。要求在覆蓋的頻率范圍內(nèi)有高阻抗（高磁導率)。

⑤延遲脈沖電路的電感，用于脈沖的延遲.要求材料有高的磁導率。

⑥儲能、平滑電路電感.要求材料有高的飽和磁感應強度值.

⑦調(diào)諧回路電感，有一定的通頻帶.要求材料有適當?shù)膿p耗和較好的溫度穩(wěn)定性。

2。2

高頻變壓器用鐵氧體磁心種類

鐵氧體磁心由模壓燒結(jié)而成,種類很多，主要有E形、罐形、U形和環(huán)形等四大類。

2.2。1

E形磁心

這是一種典型的殼式磁心，也是變壓器中最常用的一種磁心。主要有EE型、EI型兩種,截面均為方形。其派生品種為ER和ETD型,其截面為圓形。EE和EI型主要用于工作頻率偏低的普通變壓器,圓截面的ER和ETD型磁心，因其線圈的平均匝長短,故其使用頻率可高于EE和EI型磁心，并以ETD型磁心應用最廣。此外，低矮型E形磁心在平面變壓器中的應用十分廣泛，如低矮型EI型磁心、EFD型、EQ型等。

①

EE型磁心

圖1為EE型磁心的外形圖，表1為其尺寸.

②

EI型磁心

圖2為EI型磁心的外形圖，表2為其尺寸。

③

EC型磁心

圖3為EC型磁心的外形圖，表3為其尺寸。

④.

ETD型磁心

圖4為ETD型磁心的外形圖，表4為其尺寸.

2.2.2

罐形磁心

罐形磁心也是變壓器中常用的一種磁心，它同E形磁心一樣,屬殼式結(jié)構(gòu)。罐形磁心的優(yōu)點是屏蔽性能好，漏磁和分布電容小，電感易于調(diào)節(jié)，適用于高頻變壓器和電感器。RM型磁心是在罐形磁心基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其引線槽切口大，特別適用于多繞組或大電流變壓器。罐形磁心和RM型磁心的中心柱分為有孔與無孔的兩種，有孔的磁心一般用作電感線圈或調(diào)諧變壓器，其電感可以調(diào)節(jié)；無孔的磁心截面積大，一般用作功率變壓器或?qū)拵ё儔浩?。為滿足平面變壓器的需要，低矮型無中心孔的RM磁心已有生產(chǎn)。

在罐形磁心基礎(chǔ)上派生出來的磁心有EP型和PQ型磁心。它兼有罐形磁心的優(yōu)點,又可作為功率變壓器磁心來使用。

①罐形磁心

圖5為罐形磁心的外形圖，表5為其主要尺寸。

②

RM型磁心

圖6為RM型磁心的外形圖,表6為其主要尺寸。

③

PQ型磁心

圖7為PQ型磁心的外形圖,表7為其主要尺寸.

2.3

常用鐵氧體磁心參數(shù)

在進行高頻變壓器計算時，必須知道所選磁芯的等效參數(shù)及其有關(guān)的參考數(shù)據(jù)，表8為EE型磁芯的參數(shù),表9為EI型磁芯的參數(shù)，表10為EC型磁芯的參數(shù)，表11為ETD型磁芯的參數(shù)，表12為罐形磁芯的參數(shù)，表13為RM型磁芯的參數(shù),表14為PQ型磁芯的參數(shù)。表8至表14中的磁芯有效參數(shù)計算公式如下：

磁芯系數(shù)C1、C2式中C1——磁芯系數(shù)（mm—1）；

C2——磁芯系數(shù)(mm—3)；

l-—磁芯橫截面相等部分的長度（mm）

A-—磁芯給定部分的橫截面積（mm2）。

磁芯有效磁路長度le、有效截面積Ae和有效體積Ve式中l(wèi)e——磁芯有效磁路長度(mm）；

Ae—-磁芯有效截面積（mm2）；

Ve——磁芯有效體積（mm3）。

更詳細的計算，可參考行業(yè)標準SJ/T10281—91《磁芯零件有效參數(shù)的計算》。

表8至表14中的磁芯參考數(shù)據(jù)意義如下：

lm——線圈平均匝長（cm）;

SM-—磁芯窗口面積,它等于磁芯窗口寬度與窗口高度的乘積（cm2）；

GC——磁芯質(zhì)量（g);

AP——面積乘積(cm4），是按輸出功率選擇磁芯尺寸的一個重要參數(shù)，其計算公式為AZ——磁芯結(jié)構(gòu)系數(shù)（cm5），是按效率或調(diào)整率選擇磁芯尺寸的一個重要參數(shù)，其計算公式為Fm+FC—-變壓器線圈散熱表面積與磁芯散熱表面積之和（cm2),用于溫升計算。

AT--變壓器高頻變壓器計算公式1.已知參數(shù):(1）輸入電壓VinVin(max）Vin(min）(2）輸出電壓Vout（3)l輸出功率:Pout(4)電源效率：η(5)開關(guān)頻率:Fs（t）（6)占空比:Dmax(7)線路主開關(guān)管的耐壓：Vmos2。計算,V...高頻變壓器計算公式

1.已知參數(shù)：

(1）輸入電壓Vin

Vin(max)

Vin(min）

（2)輸出電壓Vout

（3）l輸出功率：Pout

(4）電源效率：η

（5）開關(guān)頻率:Fs（t)

(6）占空比：

Dmax

（7)線路主開關(guān)管的耐壓:Vmos

2.計算，

Vf=Vmos—Vin(max)dc—150

;Vf電感儲能電壓,150為余留的余量電壓.

Np/Ns=Vf/Vout

Vin(min）dc＊Dmax=Vf*(1-Dmax）

1/2（Ip1+Ip2）＊Dmax*Vin(max)dc=Pout/η

;Ip1為開關(guān)導通原邊電流，Ip2為關(guān)斷時電流。

一般工作在連續(xù)模式：必須Ip2=3Ip1

3,原邊電感量：

Lp=Dmax＊Vin（max)dc/Fs＊ΔIp

Δip=Ip2—Ip1=2Ip1

AwAe=（Lp＊Ip22＊104/Bw＊Ko＊Kj）1.14

公式2:

Lp=η*(Umin＊Dmax）2

/（2＊Po＊f）

Ip=2＊Po/（η＊Umin*Dmax)

Is=1.3Ip

S=0。15√pm―

W=1/2(Is+L2）

Np=2*108

W/(Bm*S＊Is)

Ns=Np*(Vo+Vd)Dmax/Umin＊(1-Dmax)

公式3：

K=Uimax/Uimin

Dmin=Dmax/[(1-Dmax）k+Dmax]

Ip=2Po/（Uimin＊Dmax)

Lp=Uimin*Dmax/（Ip*f）

Bmax=B/2

Np=Lp*Ip*104/(Al*Bmax）

Ns=

N1（Uo+Ud）（1-Dmax)/(Uimin＊Dmax）正激變換器磁性元件的設(shè)計

正激變換器磁性元件除了變壓器外，還有一個電感器，即扼流圈.一般的資料上都是從變壓器開始算起的,但本人認為應該從電感器開始算起比較好，這樣比較明了，思維可以比較清楚.因為正激變換器起源于BUCK變換器，而BUCK變換器,其功率的心臟是儲能電感,因此，正激變換器的功率心臟是扼流圈，而不是變壓器,變壓器只有負責變電壓，并沒有其它的功能，功率傳輸靠得是電感。當然一般書上從變壓器算起，也未嘗不可，但這樣算，思路不是很明確，也不容易讓讀者_blank"理解。下面我演示一下我的算法，HYPERLINK”http：///click/click.php？cpid=10472＆ads_id=1770&pid=99002155＆cid=2163＆url=http％3A///clk.php%3Fq%3D％25D5%25D0％25C6％25B8%25D0％25C5％25CF％25A2％26channel％3D4291879335&k=％u5E0C％u671B＆s=http％3A///bbs/thread—6112-1—1。html&rn=261729&v=1＆ref=http％3A///s%3Flm%3D0%26si%3D%26rn%3D10％26ie％3Dgb2312%26ct%3D0％26wd%3D％25B8％25DF%25C6%25B5％25B1％25E4％25D1%25B9%25C6％25F7%25C9%25E8%25BC%25C6％26pn%3D20％26ver%3D0%26cn%3Dbaidu15%26cl%3D3％26uim％3D3%26usm％3D0＆province=％u6E56％u5317&city=%u6B66％u6C49”\t"_blank”希望對讀者能有所幫助。

電感器的設(shè)計

首先，以濾波電感為研究對象，進行研究。在一個周期中,開關(guān)管開通的時候，濾波電感兩端被加上一個電壓，其電流不是突變的，而是線性的上升的,有公式I=V*TON/L，這幾項分別表示電感電流的增量，輸入電壓，開通時間，電感量。而這個電壓是變壓器副邊放出的.在開關(guān)管關(guān)斷的時候，電感器以一個恒定的電壓放電，其電流即會線性的下降，同樣遵守這個公式，即I=Vo*TOFF/L,一個周期中,放電電流等于充電電流，所以上兩式相等，再用1-D代替TOFF，D代替TON，于是從上兩式中得到Vo=V＊D。畫出電感兩端的電壓電流波形如下圖.

電感兩端電壓電流波形

上有電流波形，下為電壓波形。所以，我設(shè)計的第一步就是確定這個原邊電流的波形.

第一步,確定電感充電電壓值。首先，確定開關(guān)管開通的時候，加在電感器兩端的電壓V，這個電壓由設(shè)計者自己設(shè)定，選定這個電壓后,最大占空比D即確定了.

第二步，設(shè)定電感電流的脈動值IR，不妨自己把電感電流的曲線圖畫出來，大概和上面的相似。然后再選定一個脈動電流的值，即上升了的電流或是下降的電流的值.因為輸出功率和輸出電壓是已知的,那么平均電流值IO就是知道的。

第三步，根據(jù)上面的條件,確定這個電流的波形。要確定這個波形,要知道其峰值IP吧，上面的條件已經(jīng)足夠求出這個峰值了，有方程式IR/2+（IP—IR）=IO,解出IP=IO+IR/2

第四步，設(shè)定電感量。根據(jù)原邊電流的波形，算出電感量小CASE，L=V＊TON/IR。這個公式理解吧,就和上面那個一樣的，不要說不理解啊。

第五步，確定此電流的效值IRMS，這一步用來確定線徑。注意，確定線徑用的是有效值，而不是平均值。這個電流波形的有效值公式是:IRMS=IP*根號下的<（KRP的平方/3-KRP+1）*D〉+IP＊根號下的〈（KRP的平方/3-KRP+1）（1—D）〉。這個公式推導需要積分比較繁難，我就不講了，大家記著用就可以了.算出了電流值后，就可以確定線徑了，要使有效值電流密度到四安每平方毫米到十安每平方毫米之間，這一點很重要，大家要切記啊。

以上幾步,就完成了電感器的設(shè)計，并且以上幾步,確定了一些重要的參數(shù)，這些參數(shù)將是下一步變壓器設(shè)計的基礎(chǔ)。

高頻變壓器的設(shè)計

總說:正激變壓器和反激變壓器是大的區(qū)別就是正激變壓器是不要開氣隙的，要求其電感量盡量大。正激變壓器原邊也有電流,但這個電流不是其自己通過輸入電壓儲存來的，而是從副邊電感上感應過來的，知道了這一點，正激變壓器就好設(shè)計了。

第一步,確定原邊匝數(shù)。;當然首先自己要選一款磁芯啦。設(shè)原邊輸入最低電壓是VS，導通時間用TON表示,還要自己設(shè)定一個磁芯振幅，一般我是取0.2到0.25T,因為正激變壓器是不需直流分量的,所以相比反激而言這個值可以取大些，原邊匝數(shù)NP=VS*TON/AE＊B,其中AE是磁芯截面積。

第二步,確定副邊匝數(shù)，因為在開關(guān)管開通的時候，副邊要以V的電壓放電，而這個V值，上面已經(jīng)在設(shè)定開關(guān)管占空比的時候確定了,所以副邊匝數(shù)NS=NP＊V/VS

第三步，畫出原邊電流波形，算出原邊電流波形的效值,從而確定線徑.如下圖所示,因為電流波形是從副邊感應過來的,其波形就是電感電流波形開關(guān)管導通的那一部分。

這個電流的波形的峰值就是電感電流峰值除以匝數(shù)比,這個會算吧，于是這個電流波形的有效值=(IP＊V/VS）＊根號下的〈（KRP的平方/3-KRP+1)＊D>然后根據(jù)這個電流值去選線,電流密度同上.

第四步,確定副邊電流的波形，求出副邊電流波形的有效值來。副邊電流的波形就是開關(guān)管開通時候電感電流的那一部分,這個波形和原邊電流的波形相似，因為原邊電流的波形就是由這個感應過去的，我就不畫了,其有效值=IP*根號下的<(KRP的平方/3—KRP+1）＊D〉。依此去選線。

第五步,確定自饋電繞組,一般其和原邊同名端相反,利用磁復位放出電壓感應出電壓來，我是這樣做的，還有一些其它的方案,各位高手自已研究吧.正激式高頻變壓器的設(shè)計成都立新由于高頻變壓器在開關(guān)電源中已被廣泛的使用,所以，高頻變壓器的設(shè)計是一重要課題。按照高頻變壓器的工作方式，可分為正激式和反激式