开关电源变压器设计资料完好版.docx

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1、开关电源变压器设计资料完好版开关电源变压器设计开关变压器是将DC电压通过自鼓励震荡或者IC它鼓励间歇震荡构成高频方波通过变压器耦合到次级,整流后到达各种所需DC电压变压器在电路中电磁感应的耦合作用到达初次级绝缘隔离输出实现各种高频电压目的减小变压器体积降低成本使设备小形化节约能源提高稳压精度N工频变压器与高频变压器的比拟工频高频E4.4fNAeBmf=50HZE4.0fNAeBmf=50KHZNAeBm效率=60-80%(P2P2+Pm+PC)90%(P2P2+Pm)功率因素Cos=0.6-0.7(系统100W供电142W)Cos0.90(系统100W供电111W)稳压精度U%=1%(U20-

2、U2U20*100)U开关变压器主要工作方式一.隔离方式:有隔离;非隔离(TV&TVM11)二.鼓励方式:自鼓励;它鼓励(F+&IC)三.反应方式:自反应;它反应(F-&IC)四.控制方式:PWM:PFM(T&TON)五.常用电路形式:FLYBACK&FORWARD一.隔离方式:二.鼓励方式:P=300VS1=120S1=110VS2=57VF激勵S3=16V分立元件S2S1P=300V220V*2-VDF取樣分立元件震蕩S1=120S2=12VS1=40VP=40VS1=120F+=5VS2=5VS1=85VP=300S3=12V有隔离:P-S不共用地非隔离:P-S共用地俗稱熱底板它鼓励用集

3、成IC它鼓励间歇震荡自鼓励用变压器F+自鼓励震荡单端反鼓励(Flyback)单端正鼓励(Forward)-+Tr:TonIRL开关变压器主要设计参数静态测试参数:RDC.L.LK.LDC.TR.IR.HI-POT.IVO-P.Cp.Z.Q.动态测试参数:Vi.Io.Vo.Ta.U.FDmax.材料选择参数CORE:P.Pc.ui.AL.Ae.Bs.WIRE:.Imax.HI-POT.BOBBIN:UL94V-O.(PBT.PHENOLIC.NYLON).TAPE:.h.HI-POT.制程设置要求PN(SOL.SPC).PN/PN.PN-PN.SN(SOL.SPC).n.Mtape:&wTAPE

4、:&w.V.Tr控制電路VoVi控制電路VoViTr三.反应方式:;它四.控制方式:PWM:PFM脉冲宽度调制脉冲频率调制FP=300ICS1=120S2=5VS1=85VS3=+20VS4=+12VP=300V220V*2-VDF+=5VS2=26VS3=16VF-=12VS1=120V激勵取樣分立元件Ton可變T恒定Ton恒定T可變自反饋用變壓器F-同步于主輸出調整理Ton,達到輸出穩定它反饋用集成IC接受輸出光電耦合信號調整Ton,達到輸出穩定五.常用电路形式:单端反鼓励FLYBACK单端正鼓励FORWARD开关变压器主要设计参数静态测试参数:RDC.L.LK.LDC.TR.IR.HI-

5、POT.IVO-P.Cp.Z.Q.动态测试参数:Vi.Io.Vo.Ta.U.FDmax.材料选择参数CORE:P.Pc.ui.AL.Ae.Bs.WIRE:.Imax.HI-POT.BOBBIN:UL94V-O.(PBT.PHENOLIC.NYLON).TAPE:.h.HI-POT.制程设置要求.控制電路VoViTr控制電路VoViTrTonRfzToffRfz单端反鼓励FLYBACK调节TON使能量守恒定1/2*LP*IPK2=1/2*LS*ISK2TonBrBmI2BacIdcHBBdcBmBrToffBmBr開關變壓器應用磁滯回線描绘Bs:飽和磁通(束)密度Br:殘留磁通(束)密度Hs:飽

6、和磁場強度Hc:保磁力(矯頑力)Ui:初始導磁率加GAP曲線Br下降B增加傳遞能力增大傳遞磁能區間增加變壓器導通Ton和截止Toff的變化单端反鼓励(Flyback)波形分为:临界状态,非连续状态,连续状态(常用状态).Po=12LIpk2*f()Vimin=Ipk*LpTonPoViminIpk=2PoDmaxVimin(Po=VoIo)Vimin*Ton=Ipk*LpLp=Vimin*DmaxIpk*fNp=Lp*IpkAe*BNp=B*Ig0.4*IpkIg=0.4LpIpk2Ae*B2Vo+VD=Vimin*(Dmax1-Dmax)*Ns/NpNs=(VO+VD)*(1-Dmax)*N

7、pVimin*DmaxT=1/fTonToffViDmax=Ton/TTon=1/f*DmaxIpBBmCL放電電流一.波形磁通變化單端反激勵(Flyback)4Core=g/w(f=20kHzREF)二.設計公式rIIrIp變壓器能量守恒就是利用Ton調整VoDmin=Dmax(1-Dmax)K+DmaxK=Vimax/Vimin单端反鼓励(Flyback)设计例题一条件Vi=170V270Vf=30KHZVo=5V,Io=20A,Dmax=0.45(设计取值)设计1)Vimin=170*1.4-20=218V,Vimax=270*1.420=358VVimin=170*2-(VD.U)Vi

8、max=270*2-(VD.U)Vimin=(ViACMIN)2-2Po(1/2fL-tc)2)Ipk=2*5*20218*0.45=2.04ACINIpk=2PoDmaxVimin(Po=VoIo)Po=12LIpk2*f()3)Lp=218*0.452.04*30000=1.6mHLp=Vimin*DmaxIpk*f4)K=358218=1.64K=Vimax/Vimin5)Dmin=0.45(1-0.45)*1.64+0.45=0.332Dmin=Dmax(1-Dmax)K+Dmax6)CORE查表100W选择EER4215Ae=183mm2(1.83cm2)Bs=390mT(3900G

9、s)Core=g/w(f=20kHzREF)7)WIRE查表或S=I/3=20/3=2.58mm选铜箔为佳.P=2.04/3=0.82,选0.60X2r2*(2.58/2)2*3.14=5.225选择19#,=0.98*7(0.98/2)2*3.14*7=5.2774Pin并绕8)Ig=(0.4*3.14*1.6*10-3*2.0421.83*19502)*108=0.12cmIg=0.4LpIpk2Ae*B29)Np=1950*0.120.4*3.14*2.04=91.32T.Np=(0.0016*2.041.83*1950)*108=91.46TNp=B*Ig0.4*IpkNp=Lp*Ip

10、kAe*B10)Ns=(5+1)*(1-0.45)*91218*0.45=3.06T11P=1/2*1.6*2.042*30=96WNs=(VO+VD)*(1-Dmax)*NpVimin*DmaxP=1/2LI2*f另一种法,計算參數查找麻煩当前位置：文档视界开关电源变压器设计资料完好版开关电源变压器设计资料完好版单端正鼓励(FORWARD)设计例题一已知条件输入电压Vi=48V(3660V),额定输出电压电流Vo=5.0VIo=11A额定输出功率55W.最大输出功率65Wf=470kHz(450500kHz)max=0.42=82设计步骤:选择PC50.3F3.N49等材质选PC50.EPC

11、25.Ae:46.4mm2.Le:59.2mm.BS:3800GS1):Ipk=Ic=2POUT/Vinmin=2*65/36=3.6A2):Np=Vinmax*108/(4FBmax*Ae)取Bmax=2000G=60*108/(4*450K*2000G*0.464)=4TS,调整为6TS3):Ns=Np*(Vo+VD)/(Vi*max)=4*(5.5+1)/(36*0.42)=1.7TS调整为2TS4):反应绕组.N=Np*(15+1)/(36*0.42)=6*16/(36*0.42)=6TS5):选择绕组线径Np:0.1*120CNs:0.1*200CN:0.256):由于为安全电压.故

12、不须包MARGINTAPE.单端正鼓励(FORWARD)设计例题二已知条件输入电压Vi=100V(85V135V),额定输出电压电流Vo=5.0V(4.5-5.5)Io=20Af=200kHzmax=0.42设计步骤:选择PC40.TP4等材质选TP4.EE28C.Ae:87.4mm2.BS:3800GS取Bmax=2000G1):T=1/fo=1/200K=5us2):Tonmax=T*Dmax=5*0.42=2.1us3):V2min=(Vo+VL+VF)*T/Tonmax=(5.5+0.2+0.5)*5/2.1=14.8V4):n=V2min/V1min=14.8/100=0.1485)

13、:N2=(V2min*Tonmax/Bs*Ae)*104=(14.8*2.1/2000*87.4)*104=1.83T2T6):N1=N2/n=2/0.148=13.5T14TTonmax=(Vo+VL+VF)*T/V2min=2.09Dmax=Tonmax/T=2.09/5=0.4180.42优化设计举例1绕线空间设计:变压器绕线空间设计得好使其耦合传递最佳发挥功率更佳干扰更小要求电流较大漏感较小P&S均可采用分层绕法例一ETD44AV音响主功率变压器12035X725T12021X10X225T79035X95T79035X95T23021X10X225T23035X725T减小绕线高度对理线较合理例二EI22DVD辅助变压器1X0308T1202516T6-8-6-8-6-9-6-9-X20308T1202516T加强耦合性能采用并联绕线合理安排接线工艺减小漏感32PS1131332