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反激式开关电源设计全过程

反激式开关电源设计全过程  

                                                        

  

   以21V63W  反激式开关电源的设计过程为例作较为详细的说明,公式的全过程不需要单 位换算,只要跟着公式的每一步计算程序进行演算,均可顺利完成你的计算任务。非常适合初学者“摸石头过河”。由于本人水平有限,出错在所难免,欢迎大家批评指正!  

  

输入电压:175-264VAC                                                                                  

输出电压:21V  

输出电流:3A  

输出功率Po 63W  

频率设定在60KHz  

占空比初步定在0.45  

反馈电压取14.5V  

反馈电流取100Ma  

  

总体拓扑如下

反激式开关电源设计全过程 反激式开关电源设计全过程 反激式开关电源设计全过程 反激式开关电源设计全过程 反激式开关电源设计全过程   

变压器计算                                          

  

一.挑选磁芯。  

   考虑成本因素在此选择PC40 材质,查PC40 资料得                                    

   Bs=0.39T        Br=0.06T  

   ^B=Bs-Br=0.39T-0.06T=0.33T  

    为了防止磁芯的瞬间出现磁饱和,我取低  

   ^B 值,即0.33T*0.6=0.198T(取0.2T)  

   

用AP 法计算磁芯  

     

   AP=[(Po/^n+Po)*1000]/2*^B*Fs*1000*J*Ku)  

   AP=[(63W/0.8+63W)*1000]/(2*0.2*60KHz*1000*400*0.2)                              

   AP=0.738(mm4)  

    公式中  

^B 是效率取0.8  

Fs 开关频率60KHz  

J  电流密度取400(A/cm2)  

Ku 铜窗系数取0.2  

                                                                                                             

根据上图,我选择大于计算AP 值的磁芯EE3528                                        

相关参数是:  

Ae=84.8mm2        AP=1.3398cm4  

Aw=158mm2          AL=2600nH/H2  

  

                                         

  

二.为了适应突变的负载电流,我把电源设计在临界电流模式。              

临界电流IoB=0.8*Io=0.8*3A=2.4A  

                                                                                                                      

   1.最小输入电压Vimin                ViACmin*1.2=210V  

   2.匝比n=[Vimin/(Vo+Vf)]*[Dmax/(1-Dmax)]  

           n=[210V/(21V+1V)]*[0.45/(1-0.45)]  

           n 7.8  

   3.副边峰值电流^IsB=2*IoB/(1-Dmax)  

                           ^IsB=2*2.4A/(1-0.45)  

                           ^IoB=8.72A  

   4.  次级电感Ls=(Vo+Vf)*(1-Dmax)*[1/(Fs*1000)]/^IsB*1000000  

                         Ls=(21V+1V)*(1-0.45)*[1/(60KHz*1000)]/8.72A*1000000  

                         Ls=23.58Uh  

   5.  原边电感Lp=n*n*Ls  

                         Lp 7.8*7.8*23.58uH  

                         Lp=1434uH  

   6.  计算连续模式时的副边峰值电流.                                                                

   ^Isp=Io/(1-Dmax)+(^IsB/2)  

   ^Isp=3A/(1-0.45)+(8.72A/2)  

   ^Isp=9.81A  

   7.  计算连续模式时的原边峰值电流.  

   ^Ipp   ^Isp/n  

   ^Ipp=9.81A/7.8  

   ^Ipp=1.257A  

     

   三.匝数计算.  

1.  原边匝数Np=Lp*^Ipp/(^B*Ae)  

                Np=1434uH*1.257A/(0.2*84.8)  

                Np=106.28T  

取整Np=106T  

2.副边匝数Ns=Np/n  

                    Ns=106T/7.8  

                    Ns=13.58T  

取整Ns=14T    

3.反馈匝数Nv=(Vcc+Vf)/[(Vo+Vf)/Ns]  

                    Nv=(14.5V+1V)/[(21V+1V)/14T]                                                    

                    Nv=9.87T  

取整Nv=10T  

  

四.计算磁芯的空气间隙。  

Ig=Np*Np*0.000001256*Ae/(Lp/1000)  

Ig=106T*106T*0.000001256*84.8/(1434uH/1000)  

Ig=0.83mm  

  

五.线径.  

1.  原边线径.  

有效电流Iprms=Po/^n/Vimin  

                Iprms=63W/0.8/210V  

                Iprms=0.375A  

线径  

                                                                                     dwp=1.13*0.3                                          J  电流密度取4(A/mm2)  

dwp=0.339mm  

用两根直径0.18mm 的漆包线并绕.  

2.次级线径.  

                                                                                                dws=1.13*0.886                                      J  电流密度取4(A/mm2)  

dws=1.0mm   

用4 根直径0.25mm 的漆包线并绕.  

  

六.电流趋肤深度计算.  

                                                                                              

^I=76.5/244.9  

^I=0.31mm  

核对dwH=^I*2*0.9  

        dwH=0.558mm  

多股并绕时的线径必须小于或等于dwH 值,单线绕制时,线径如果超过dwH 值就要考虑采用多股并绕。   

                                                                                                                                  

  

  

变压器结构绕制.  

                                                                                                                                                                                                                                                           

元器件计算                                        

  

      1.          保险丝计算.                                                                                                                                                   

            Iimax=Po/^n/Vimin  

            Iimax=63/0.8/175  

            Iimax=0.45A  

            FUSE=0.45*Kr  

              FUSE                  1.998A  

       保险丝选择F2A250V  

      式中Kr 值是4.44046    

具体计算公式见本人QQ 里  

有详细计算过程。  

  

2.  输入虑波电容计算.                                                                                                      

  

容量  

C=Vo*Io*[2*3.14/f*(Vimin/3.14/3.14-4.44)]  

C=21*3*[2*3.14/50*(175/3.14/3.14-4.44)]  

C=105.2Uf  

  

最大施加电压  

VH=Vimax*1.414                                                                                                

VH=264*1.414  

VH=373.2V  

 电容选择100uF400V  

  

     2.    工频整流管计算.  

     3.    启动电阻计算.  

     4.    额定电流计算  

     5.    功率开关计算.  

     6.    振荡频率计算  

     7.    输出整流管计算.                                                                      

     8.    整流管RC 吸收支路计算.  

     9.    输出虑波电容计算.  

    10.  输出电感计算.  

    11.  TL431 外围元件计算.  

    12.  RCD 尖峰吸收支路计算.  

    13.  电流检测电阻计算.  

  

全部回复(4)
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2014-09-14 21:42
后面的计算怎么没有了呢?楼主能不能贴出来呢
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刘志彪
LV.1
3
2017-05-02 12:22
感觉还是不严谨,就第一步上来就选用pc40的,为什么要这样选呢?为什么不选EI,EE或者EC呢?为什么要选40而不是35,30,呢。—_—,见到就想吐槽一下,这几天查怎么设计变压器查疯了
0
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2017-08-09 08:53
楼主后面的计算能分享出来吗
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webhooya
LV.1
5
2018-04-23 13:51
@fengwang1234520
楼主后面的计算能分享出来吗
第一步上来就选用pc40的,为什么要这样选呢?为什么不选EI,EE或者EC呢?为什么要选40而不是35,30,呢。应该大师级
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