本文主要讲了输入电容及DCM、CCM、QR变压器的计算,包括:输入滤波电容计算过程、变压器的设计过程。
技术要求:输入电压Vin:90-253Vac
输出电压Vo:27.6V
输出电流Io:6A
输出功率Po:166W
效率η:0.85
输入功率Pin:195W
一、输入滤波电容计算过程:
上图为整流后滤波电容上电压波形,在最低输入电压下,如果我们想在滤波电容上得到的电压Vdc为115V,则从上图可以得到:
Vpk=90*1.414=127V
Vmin=Vdc-(Vpk-Vdc)=103V
将电源模块等效为一个电阻负载的话,相当于在T3时间内电容对恒定功率负载进行放电,电容电压降低(Vpk-Vmin)V。
Idc*T3=C*△V
其中:
△V=Vpk-Vmin=127-103=24V
关键部分在T3的计算,T3=t1+t2,t1为半个波头,时间比较好算,对于50Hz的交流来说,t1=5mS,然后就是计算t2,其实t2也很好计算,我们知道交流输入电压的公式为
Vx=Vpksinθx,根据已知条件,Vx=103V,Vpk=127V,可以得到θx=54度,所以t2=54*10ms/180=3mS, T3=t1+t2=8mS。
C=1.7*8/24=0.57mF=570uF
二、变压器的设计过程
变压器的设计分别按照DCM、CCM、QR两种方式进行计算,其实QR也是DCM的一种,不同的地方在于QR的工作频率是随着输入电压输出功率的变化而变化的。
对于变压器磁芯的选择,比较常用的方法就是AP法,但经过多次具体设计及根据公司常用型号结合,一般可以直接选择磁芯,象这个功率等级的反激,选择PQ3535的磁芯即可。磁芯的参数如下:AE=190mm2,AL=4300nH,Bmax≥0.32T
1)DCM变压器设计过程:
开关频率选择80K,最大占空比选择0.48,全范围DCM,则在最低输入电压Vdc下,占空比最大,电路工作在BCM状态,根据伏秒平衡,可以得到以下公式,
Vdc*Dmax=Vor*(1-Dmax),
从而计算反射电压为Vor=95V
匝比
n=Vor/(Vo+Vf)=3.32 Vf为整流二极管压降
计算初级匝数
计算副边匝数
Ns=Np/n=6.32,选择7匝,
则原边匝数调整为
Np=3.32*7=23匝
计算辅助绕组匝数,输出电压变化范围按照20-27.6V设计,要求在20V输出下辅助绕组能正常供电,所以,辅助绕组选择4匝。
初级电感量
Po=0.5L*I*I*F/η I=Vinmin*Dmax/(L*F)
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