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反激式开关电源的高频变压器设计公式

已知条件:

   工作电压:90~265VAC VinDC(min)=90*1.4-20=106V(dc),

VinDC(max)=264*1.4=370V(dc),

   工作频率:Fs=65KHz

   输出电压电流:Vo=+3.3Vdc, Io= 6A

   输出功率:Po=Vo*Io=3.3*6=19.8W,

   效率:η= 75%(满载)

   视在功率: Pt=Pin+Po=Po/η+Po=19.8/0.75+19.8=46.2W

   最大占空比Dmax: Dmax=0.45

设计过程(Ipave:表示原边平均电流):

   1﹑当工作在电流连续方式(CCM)时

   由:VinDCmin*Dmax=Vf*(1-Dmax),则有:Vf= VinDCmin*Dmax/(1-Dmax)=106 *0.45/(1-0.45)=86.7V,Vds=VinDCmax+Vf+150=370+86.7+150= 606.7V

匝数比: n=Np/Ns=Vf/Vs=Vf/(VO+VD)=86.7/(3.3+0.6)=22.23

可取n=22, or n=23

1)、计算初级电流峰值Ip2:

   1/2*(Ip1+Ip2)*Dmax*VinDCmin=Pout/η,取Ip2=3*Ip1

得: Ip1= Pout/(2*η* Dmax*VinDCmin)=19.8/(2*0.75*0.45*106)=0.277A

所以峰值电流Ip2:Ip2=3* Ip1=3*0.277=0.831A,Ipave=Ip2-Ip1=3* Ip1-Ip1=2*Ip1=2*0.277=0.554A

2)、初级电感量Lp:

   Lp= Dmax*VinDCmin/(Fs*Ipave)=0.45*106/(65*103*0.554)=1325uH

取Lp=1300uH

3)、选磁芯:由Aw*Ae法求出所要铁芯:

   Ap=Aw*Ae=[1.45*Po*104/(η*Fs*Bw*Kj*Ko*Kc)]*1.14= [1.45*19.8*104/(0.75*65*103*0.22*395*0.2*1)]*1.14=0.291cm4

    选择EI25,Ap=0.3165cm4,Ae=0.41cm2,Aw=0.7719cm2.

Ap=Aw*Ae=Pt*106/(2*Fs*Bw*J*Ko*Kc)= 46.2*106 / 2*65*103*2200*3*0.2*1=0.269cm4,电流密度J=2~4A/mm2,窗口填充系数Km=0.2~0.4,Bw单位为G,对铁氧体Kc=1.0

选择EI28,Ap=0.6005cm4,Ae=0.86cm2,Aw=0.6983cm2.

4)、求初级匝数Np:

   Np=Lp*Ip2*104/Bw*Ae=1300*10-6 *0.831*104/0.22*0.86= 57 T

取46 T

5)、求次级匝数Np:

   输出为:Vo=+3.3V:Ns=Np/N=46/23=2T

取 2T

6)、求辅助匝数Np:

   反馈:Vc=12.5+1=13.5V: Vc/Nc=Vs/Ns,Nc=Vc*Ns/Vs=13.5*2/(3.3+0.6)=6.9T

取7 T

Lg1=0.4*3.14*Np2*Ae*10-8/Lp=0.4*3.14*46*46*0.86*10-8/1300*10-6=0.0176 cm

7)、返推占空比D:

 Vs/VinDCmin=(Ns/Np)*Ton/Toff=(Ns/Np)*Dmax/(1-Dmax),

Dmax=(Vs*Np)/(Vs*Np+VinDCmin*Ns)=[(3.3+0.6)*46]/ [(3.3+0.6)*46+106*2]=179.4/(179.4+212)=0.458

Dmin=(Vs*Np)/(Vs*Np+VinDCmax*Ns)=[(3.3+0.6)*46]/ [(3.3+0.6)*46+370*2]=179.4/(179.4+740)=0.195

2﹑当工作在电流断续方式(DCM)时, Ip1=0

1)、计算初级电流峰值Ip2:

1/2*(Ip1+Ip2)*Dmax*VinDCmin=Pout/η

1/2*Ip2*Dmax*VinDCmin=Pout/η

Ip2=2* Pout/ η*Dmax*VinDCmin

Ip2=2*19.8/0.75*0.45*106=1.107A

Ipave = Ip2=1.107A

2)、初级电感量Lp:

Lp= Dmax*VinDCmin/(fs*Ipave)=0.45*106/(65*103*1.107)=662.9uH

取Lp=660 uH

3)、选磁芯:由Aw*Ae法求出所要铁芯:

 Ap=Aw*Ae=[1.6*Po*10E4(η*Fs*Bw*Kj*Ko*Kc)]1.14= [1.6*19.8*104/(0.75*65*103*0.22*395*0.2*1)]1.14=0.3258 cm4

选择EI28,Ap=0.6005cm4,Ae=0.86cm2,Aw=0.6983 cm2.

3)、求初级匝数Np:

 Np=Lp*Ip2*104/Bw*Ae=660*10-6 *1.107*104/0.22*0.86=38.6 T

取39 T

4)、求次级匝数Np:

   输出为:Vo=+3.3V:Ns=Np/N=39/23=1.7 T

取 2 T

5)、求辅助匝数Np:

   反馈:Vc=+13.5v:Vc/Nc=Vs/Ns

Nc=Vc*Ns/Vs=13.5*2/3.9=6.9 T

取7 T

Lg1=0.4*3.14*Np2*Ae*10-8/Lp=0.4*3.14*39*39*10-8/660*10-6=0.029 cm

6)、返推算占空比D:

   Vs/VinDCmin=(Ns/Np)*Ton/Toff=(Ns/Np)*Dmax/(1-Dmax)

Dmax=(Vs*Np)/(Vs*Np+VinDCmin*Ns)=[(3.3+0.6)*39]/ [(3.3+0.6)*39+106*2]=152.1/(152.1+212)=0.42

Dmin=(Vs*Np)/(Vs*Np+VinDCmax*Ns)=[(3.3+0.6)*41]/ [(3.3+0.6)*41+370*2]=152.1/(152.1+740)= 0.17

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  • aazhi 2023-05-05 11:22
    断续模式的平均电流不会等于峰值电流
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  • dy-CA4NfrcW 2023-03-21 18:24
    Ap=Aw*Ae=[1.45*Po*104/(η*Fs*Bw*Kj*Ko*Kc)]*1.14 其中Fs*Bw*Kj*Ko*Kc 都是固定值?
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  • TH2010 2023-02-21 14:46
    视在功率: Pt=Pin+Po=Po/η+Po=19.8/0.75+19.8=46.2W?视在功率是这样计算的吗?
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