1、 1. 確定電源規(guī)格. .輸入電壓范圍Vin=85265Vac; .輸出電壓/負載電流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A; .變壓器的效率=0.90 2. 工作頻率和最大占空比確定. 取:工作頻率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0.45. T=1/fosc=10us.Ton(max)=0.45*10=4.5us Toff=10-4.5=5.5us. 3. 計算變壓器初與次級匝數(shù)比n(Np/Ns=n). 最低輸入電壓Vin(min)=85*2-20=100Vdc(取低頻紋波為20V). 根據(jù)伏特-秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(

2、1-Dmax)*n. n= Vin(min)* Dmax/ (Vout+Vf)*(1-Dmax) n=100*0.45/(5+1.0)*0.55=13.64 4. 變壓器初級峰值電流的計算. 設(shè)+5V輸出電流的過流點為120%;+5v和+12v整流二極管的正向壓降均為1.0V. +5V輸出功率Pout1=(V01+Vf)*I01*120%=6*10*1.2=72W +12V輸出功率Pout2=(V02+Vf)*I02=13*1=13W 變壓器次級輸出總功率Pout=Pout1+Pout2=85W 1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout/ Ip1=2*Po

3、ut/(1+k)*Vin(min)*Dmax =2*85/0.90*(1+0.4)*100*0.45 =3.00A Ip2=0.4*Ip1=1.20A 5. 變壓器初級電感量的計算. 由式子Vdc=Lp*dip/dt,得: Lp= Vin(min)*Ton(max)/Ip1-Ip2 =100*4.5/3.00-1.20 =250uH 6.變壓器鐵芯的選擇. 根據(jù)式子Aw*Ae=Pt*106/2*ko*kc*fosc*Bm*j*,其中: Pt(變壓器的標稱輸出功率)= Pout=85W Ko(窗口的銅填充系數(shù))=0.4 Kc(磁芯填充系數(shù))=1(對于鐵氧體), 變壓器磁通密度Bm=1500 Gs

4、 j(電流密度): j=5A/mm2; Aw*Ae=85*106/2*0.4*1*100*103*1500Gs*5*0.90 =0.157cm4 考慮到繞線空間,選擇窗口面積大的磁芯,查表: EER2834S鐵氧體磁芯的有效截面積Ae=0.854cm2 它的窗口面積Aw=148mm2=1.48cm2 EER2834S的功率容量乘積為 Ap =Ae*Aw=1.48*0.854=1.264cm4 0.157cm4 故選擇EER2834S鐵氧體磁芯. 7.變壓器初級匝數(shù)及氣隙長度的計算. 1).由Np=Lp*(Ip1-Ip2)/Ae*Bm,得: Np=250*(3.00-1.20)/85.4*0.1

5、5 =35.12 取Np=36 由Lp=uo*ur*Np2*Ae/lg,得: 氣隙長度lg=uo*ur*Ae*Np2/Lp =4*3.14*10-7*1*85.4mm2*362/(250.0*10-3mH) =0.556mm 取lg=0.6mm 2). 當+5V限流輸出,Ip為最大時(Ip=Ip1=3.00A),檢查Bmax. Bmax=Lp*Ip/Ae*Np =250*10-6*3.00/85.4 mm2*36 =0.2440T=2440Gs 3000Gs 因此變壓器磁芯選擇通過. 8. 變壓器次級匝數(shù)的計算. Ns1(5v)=Np/n=36/13.64=2.64 取Ns1=3 Ns2(12

6、v)=(12+1)* Ns1/(5+1)=6.50 取Ns2=7 故初次級實際匝比:n=36/3=12 9.重新核算占空比Dmax和Dmin. 1).當輸入電壓為最低時: Vin(min)=100Vdc. 由Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n,得: Dmax=(Vout+Vf)*n/(Vout+Vf)*n+ Vin(min) =6*12/6*12+100=0.418 2).當輸入電壓為最高時: Vin(max)=265*1.414=374.7Vdc. Dmin=(Vout+Vf)*n/(Vout+Vf)*n+ Vin(max) =6*12.00/6*12.

7、00+374.7=0.16 10. 重新核算變壓器初級電流的峰值Ip和有效值Ip(rms). 1).在輸入電壓為最低Vin(min)和占空比為Dmax條件下,計算Ip值和K值. 設(shè)Ip2=k*Ip1.實際輸出功率Pout=6*10+13*1=73W 1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout/ (1) K=1-Vin(min)* Ton(max)/(Ip1*Lp) (2) 由(1)(2)得: Ip1=1/2*2*Pout*T/* Vin(min)*Ton(max)+ Vin(min)* Ton(max)/Lp =0.5*2*73*10/0.90*100*4.

8、18+100*4.18/250.0 =2.78A K=1-100*4.18/2.78*250=0.40 Ip2=k*Ip1=2.78*0.40=1.11A 2).初級電流有效值Ip(rms)=Ton/(3T)*(Ip12+Ip22+Ip1*Ip2)1/2 =0.418/3*(2.782+1.112+2.78*1.11) 1/2 =1.30A 11. 次級線圈的峰值電流和有效值電流計算: 當開關(guān)管截止時, 變壓器之安匝數(shù)(Ampere-Turns NI)不會改變,因為B并沒有相對的改變.因此開關(guān)管截止時,初級峰值電流與匝數(shù)的乘積等于次級各繞組匝數(shù)與峰值電流乘積之和(Np*Ip=Ns1*Is1p+

9、Ns2*Is2p).由于多路輸出的次級電流波形是隨各組負載電流的不同而不同, 因而次級電流的有效值也不同.然而次級負載電流小的回路電流波形,在連續(xù)時接近梯形波,在不連續(xù)時接近三角波,因此為了計算方便,可以先計算負載電流小的回路電流有效值. 1).首先假設(shè)+12V輸出回路次級線圈的電流波形為連續(xù),電流波形: 1/2*Is2p +Is2b*toff/T=I02 (3) Ls1*Is2p Is2b/toff=V02+Vf (4) Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (5) 由(3)(4)(5)式得: Is2p=1/2*2*I02/1-D+V02+Vf*1-D*T*Np2/Ns22*Lp =0.5*2*

10、1/1-0.418+12+1*1-0.418*10*362/72*250 =5.72A Is2b =I01/1-D-1/2*V01+Vf*1-D*Np2/Ns22*Lp =1/0.582-0.5*13*0.582*10*362/72*250 =-2.28A 0 因此假設(shè)不成立.則+12V輸出回路次級線圈的電流波形為不連續(xù), 電流波形. 令+12V整流管導(dǎo)通時間為t. 將Is2b=0代入(3)(4)(5)式得: 1/2*Is2p*t/T=I02 (6) Ls1*Is2p/t=V02+Vf (7) Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (8) 由(6)(7)(8)式得: Is2p=(V02+Vf)*2

11、*I02*T*Np2/Lp*Ns221/2 =2*1*12+1*10*362/72*250 1/2 =5.24A t=2*I02*T/ Is2p=2*1*10/5.24=3.817us 2).+12V輸出回路次級線圈的有效值電流: Is2(rms)= t/(3T)1/2*Is2p =3.817/3*10 1/2*5.24 =1.87A 3).+5v輸出回路次級線圈的有效值電流計算: Is1rms= Is2(rms)*I01/I02=1.87*10/1=18.7A 12.變壓器初級線圈和次級線圈的線徑計算. 1).導(dǎo)線橫截面積: 前面已提到,取電流密度j=5A/mm2 變壓器初級線圈:導(dǎo)線截面積

12、= Ip(rms)/j=1.3A/5A/mm2=0.26mm2 變壓器次級線圈: (+5V)導(dǎo)線截面積= Is1(rms)/j=18.7A/5A/mm2=3.74 mm2 (+12V)導(dǎo)線截面積= Is2(rms)/j=1.87A/5A/mm2=0.374mm2 2).線徑及根數(shù)的選取. 考慮導(dǎo)線的趨膚效應(yīng),因此導(dǎo)線的線徑建議不超過穿透厚度的2倍. 穿透厚度=66.1*k/(f)1/2 k為材質(zhì)常數(shù),Cu在20時k=1. =66.1/(100*103)1/2=0.20 因此導(dǎo)線的線徑不要超過0.40mm. 由于EER2834S骨架寬度為22mm,除去6.0mm的擋墻寬度,僅剩下16.0mm的線包寬度.因此所選線徑必須滿足每層線圈剛好繞滿. 3).變壓器初級線圈線徑: 線圈根