变压器设计s实例.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流变压器设计s实例.精品文档.第三章 变压器设计RCC变换器的核心设计就是开关变压器的设计，许多书上都有介绍，但是不太实际，讲得比较繁琐和抽象，此章我也会先讲理论，再讲如何简化开关变压器的设计，使设计更贴近现实。 第一节 开关变压器的设计理论 下面我们以输出功率为5瓦以下的开关电源为例，讲解一下开关变压器的设计。1 电气要求：1 输入电压：AC 90-264V/50-60HZ2 输出电压：5±0.2 V3 输出电流：1A2 设计流程介绍：2.1 线路图如下： 说明：W1，W3是做屏蔽用的，对EMI有作用；Np是初级线圈(主线圈)；Nb是辅助线圈；Ns次级线圈（二次侧圈数）。2.2 变压器计算:2.2.1 变压器的参数说明: 依据变压器计算公式 Ø B(max)=铁心饱合的磁通密度(Gauss)Ø Lp=一次侧电感值(uH)Ø Ip=一次侧峰值电流(A)Ø Np=一次侧(主线圈)圈数Ø Ae=铁心截面积(cm2)Ø B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以浙江东磁公司的DMR40为例，100时的B(max)为4000 Gauss，设计时应考虑零件误差，所以一般取30003600 Gauss之间，若所设计的power为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss左右，以避免铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae越高，所以可以做较大瓦数的Power。2.2.2 决定占空比:由以下公式可决定占空比 ，占空比的设计一般以50%为基准，占空比若超过50%易导致振荡的发生。Ø NS = 二次侧圈数Ø NP = 一次侧圈数Ø Vo = 输出电压Ø VD= 二极管顺向电压Ø Vin(min) = 滤波电容上的最小电压值Ø D =占空比2.2.3 决定Pout，Ip，Lp，Nps，Np，Ns值:Pout=V2 x Iout x 120%V2=Vout + Vd + Vt因为I1p是峰峰值，如下图：所以 Lp= 简化后 Lp=Ø Ip = 一次侧峰值电流Ø I1p = 一次侧尖峰电流值Ø Pout = 输出瓦数Ø Vd=开关二级关的正向压降一般为0.55VØ Vt=输出滤波线圈的压降，一般取0.2VØ 开关变压器的转换效率Ø PWM震荡频率Ø Nps次级与初级的匝比Ø Np初级线圈圈数，Ns次级线圈圈数2.2.4 决定变压器线径及线数:当变压器决定后，变压器的Bobbin即可决定，依据Bobbin的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温升记录为准。2.2.5 决定辅助电源的圈数:依据变压器的圈比关系，可决定辅助电源的圈数及电压。2.2.6 变压器计算:² 输出瓦数10W(5V/2A)，Core = EE-19，可绕面积(槽宽)=57mm，Margin Tape = 2.8mm(每边)，剩余可绕面积=4.4mm，Ae=52² 假设fT = 45 KHz ，Vin(min)=90V，=0.7， ² 计算式:l 决定占空比: 假定D=0.48，f=45kl 计算Pout，Ip，Lp值: V2=Vout + Vd + Vt =5+0.55+0.2=5.75Pout=V2 x Iout x 120% =5.75 x 2 x 1.2 =13.8W =0.69A = 0.69/2.4=0.30A Lp= =1.6mH =5.75/100=0.058 =4.1取5圈 Np=5/0.058=88圈 辅助线圈电压为10V，则权数为 Nw4=10/100 x 88=9圈l 变压器材质及尺寸:² 由以上假设可知材质MBR40，尺寸=EE-19，Ae=0.52cm2，可绕面积(槽宽)=12mm，因Margin Tape使用2.8mm，所以剩余可绕面积9.2mm.l 决定变压器的线径及线数:=0.69A = 0.69/2.4=0.30A² 假设NP使用0.32的线电流密度=可绕圈数=² 假设Secondary使用0.35的线电流密度=² 假设使用4P，则电流密度=可绕圈数=2.2.7 设计验证将所得资料代入 0.3T公式中，如此可得出B(max)，若B(max)值太高或太低则参数必须重新调整。 =1.6 x 0.69/(88 x 52) x 100 =0.28T<0.3T设计通过第二节 开关变压器的简易设计 其实开关变压器的设计是可以简化的，主要靠经验来做调整，先用理论来设计样品，安装好后进行调试，根据实际情况再来调整变压器参数，设计的产品多了，设计就会更加简单了，下面的表格就是笔者设计变压器常用的计算公式，所有的变压器参数都已经设定好了，只要输入蓝色字体的参数就可以得出变压器的各项电气参数，这样大大简化了变压器的设计，红色字体是公式中自动计算的，初学者不能进行更改，下面我来讲解一下参数的输入设定：1 将你所要设计的开关电源的输出参数输入表格，此表中列出了4个输出参数，分别为电压输出1，电流输出1；电压输出2，电流输出2；电压输出3，电流输出3；电压输出4，电流输出4；2 输入你所用的磁芯特性参数：有效磁芯截面积，有效磁路长度，初始磁导率，这三个参数是磁芯的核心参数，一定要根据磁芯厂家提供的数据进行确定；3 其他的参数我已经在表中列好了，可以不作更改即可，需要注意的是当计算出来的最大磁通密度大于磁芯规格书中的B值时（100摄氏度），应重新更改气隙长度再计算，直到计算出来的最大磁通密度小于磁芯规格书中的B值为止；4 另外，计算出来的初级线圈的匝数是可以调整的，调整比为±10%左右，此时对应电感和B值都会发生变化，经过反复调整即可达到理想值；5 辅助绕组与初级绕组的比一般为1：10，如果太小，会影响驱动能力，太大有会影响输出效率和静态功耗，初学者应根据实际调试结果再确定；6 此计算表格的源文件是EXCEL表格，需要的人士敬请参考我们网站中的下载中心的规定，谢谢！