反激式开关电源变压器是这么计算的秒速赛车

2018-05-15 19:29字体:
  

  工作在一个合理的工作点上尤为重要,原因在于,这样不仅可以让其发热尽量减小,而且对器件的磨损也会相应减小。也就是说,在芯片和磁芯等同 的情况下,变压器如果设计不合理,则会导致整个的性能出现大幅度下降,比如如损耗的增加和最大输出功率的下降,那么,本文就将对如何计算出最合理的反激式变压器其方法进行详解。

  设计高频变压器,有几个参数要 自己设定,这几个参数就决定了开关电源的工作方式,第一是要设定最大占空比D,这个占空比是由你自己设定的感应电压VOR来确定;再就是设定原边电流的波 形,确定KRP的值,设计变压器时,还要设定其磁芯振幅B,这又是一个设定,所有这些的设定,就让这个开关电源工作在你设定的方式下了,最后还要不断的调 整,工作在一个对你来说最好的状态下,这就是高频变压器的设计任务。

  第一步,选定原边感应电压VOR,这个值是由自己来设定的,这个值就决定了电源的占空比。爱彩秒速赛车可能朋友们不理 解什么是原边感应电压,原边感应电压其实是一个典型的单端反激式开关电源,其工作周期可以理解为,当开关管开通的时候,原边相当于一个电感,电感两端加上 电压,其电流值不会突变,而线性的上升,有公式上升了的I=Vs*ton/L,这三项分别是原边输入电压、开关开通时间和原边电感量。在开关管关断的时 候,原边电感放电,电感电流又会下降,同样要尊守上面的公式定律,此时有下降了的I=VOR*toff/L,这三项分别是原边感应电压(放电电压)、开关 管关断时间和电感量。在经过一个周期后,原边电感电流的值会回到原来,不可能会变,所以,有VS*TON/L=VOR*TOFF/L,,上升了的等于下降 了的,上式中可以用D来代替TON,用1-D来代替TOOF,欢迎光临爱彩荣誉官网!移项可得,D=VOR/(VOR+VS)。此即是最大占空比了。本文选定感应电压为80V、 VS为90V ,则D=80/(*80+90)=0.47

  三 个电流参数,就是这个电流的有效值,电流有效值和平均值是不一样的,有效值的定义就是把这个电流加在一个电阻上,若是其发热和另处一个直流电流加在这个电 阻上发热效果一样,那么这个电流的有效值就等于这个直流的电流值,所以这个电流的有效值不等于其平均值,一般比其平均值要大,而且同样的平均值,可以对应 很多个有效值;若是把KRP的值选得越大,有效值就会越大,有效值还和占空比D也有关系,总之,它这个电流波形的形状是息息相关的。

  原 边电流波形有三个参数:平均电流、有效值电流、峰值电流。首先要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下图所示,这是一个梯形波横向表示时间,纵向表示电 流大小,这个波形有三个值:一是平均值;二是有效值;三是其峰值,平均值就是把这个波形的面积再除以其时间,如下面那一条横线所示。首先要确定这个值,这 个值是这样算的,电流平均值=输出功率/效率*VS,因为输出功率乘以效率就是输入功率,然后输入功率再除以输入电压就是输入电流,这个就是平均值电流。 现在下一步就是求那个电流峰值,尖峰值是多少呢,这个我们自己还要设定一个参数,这个参数就是KRP,所谓KRP,就是指最大脉动电流和峰值电流的比值这 个比值下图分别是最大脉动电流和峰值电流。是在0和1之间的。这个值很重要。已知了KRP,现在要解方程了,已知这个波形一个周期的面积等于电流平均 值*1,这个波形的面积等于,峰值电流*KRP*D+峰值电流*(1- KRP)*D,所以有电流平均值等于上式,解出来峰值电流=电流平均值/(1-0.5KRP)*D。比如说我这个输出是10W,设定效率是0.8.则输入 的平均电流就是10/0.8*90=0.138A,我设定KRP的值是0.6而最大值=0.138/(1-0.5KRP).D=0.138 /(1-0.5*0.6)*0.47=0.419A。

  原边感应电压,就是一个放电电压,原边就是以这个电 压放电给副边的,看上边的图,因为副边输出电太为5V,加上肖特基管的压降,就有5.6V,原边以80V的电压放电,副边以5.6V的电压放电,那么匝数 是多少呢?当然其遵守变压器那个匝数和电压成正比的规律,所以副边电压=NS*(UO+UF)/VOR,其中UF为肖特基管压降,这个副边匝数等于 88*5.6/80,得6.16,整取6匝,再算副边的线径,当然也就要算出副边的有效值电流,下图是副边电流的波形,有突起的时间是1-D,没有突起的 是D,刚好和原边相反,但其KRP的值和原边相同,这个峰值电流就是原边峰值电流乘以其匝数比,要比原边峰值电流大数倍。

  计 算原边匝数的时候,要选定一个磁芯的振幅B,即这个磁芯的磁感应强度的变化区间,因为加上方波电压后,这个磁感应强度是变化的,正是因为变化,所以才有了 变压的作用,NP=VS*TON/SJ*B,这几个参数分别是原边匝数、最小输入电压、导通时间、磁芯的横节面积和磁芯振幅,一般取B的值是0.1到 0.2之间,取得越小,变压器的铁损就越小,但相应变压器的体积会大些。这个公式来源于法拉弟电磁感应定律,这个定律是在一个铁心中,当磁通变化的时候, 其会产生一个感应电压,这个感应电压=磁通的变化量/时间T再乘以匝数比,把磁通变化量换成磁感应强度的变化量乘以其面积就可以推出上式 来,NP=90*4.7微秒/32平方毫米*0.15,得到88匝0.15是选取的值,算了匝数,再确定线径,一般来说电流越大线越热,所以需要的导线就 越粗,需要的线径由有效值来确定,而不是平均值。上面已经算得了有效值,所以就来选线.08,一般选定电流密度是4到10安第平方毫米。若是电流很大,最好采用两股或是两股以上的线并绕,因为高频电 流有趋效应,这样可以比较好。

  反馈是反激的电压,其电压是取自输出级的,所以反馈电压是稳定的,TOP 的电源电压是5.7到9V,绕上7匝,那么其电压大概是6V多,反馈电压是反激的,其匝数比要和幅边对应,至于线,如果正好有需要直接买就是了ac0001丨com丨,因为流过其的电流很小,所以就用绕原边的线绕就可以了,无严格要求。第八步,确定电感量。

  原边的电流上升公式I=VS*TON/L.因为已经从上面画出了原边电流的波形,这个I就是:峰值电流*KRP,所以L=VS.TON/峰值电流*KRP,这就确定了原边电感的值。

反激式开关电源变压器是这么计算的秒速赛车

  电流有效值=电流峰值*根号下的D*(KRP的平方/3-KRP+1),比如电流有效值=0.419*根号下0.47*(0.36 /3-0.6+1)=0.20A.所以对应于相同的功率,也就是有相同的输入电流时,其有效值和这些参数是有关的,适当的调整参数,使有效值最小、发热也就最小、损耗小,这便优化了设计。第三步,开始设计变压器准备工作,已知开关频率是100KHZ,则开关周期就是10微秒,占空比是0.47,那么TON就是4.7微秒。

  第 九步,验证设计,即验证一下最大磁感应强度是不是超过了磁芯的允许值,有BMAX=L*IP/SJ*NP,这五个参数分别表示:磁通最大值、原边电感量、 峰值电流、原边匝数,这个公式是从电感量L的概念公式推过来的,因为L=磁链/流过电感线圈的电流,磁链等于磁通乘以其匝数,而磁通就是磁感应强度乘以其 截面积,分别代入到上面,即当原边线圈流过峰值电流时,此时磁芯达到最大磁感应强度,这个磁感应强度就用以上公式计算.BMAX的值一般一要超过0.3T ,若是好的磁芯可以大一些;若是超过了这个值,就可以增加原边匝数或是换大的磁芯来调。

  不过总的来说,高频变压器是一个比较复杂的东西,本文短短的篇幅在此不足以说明,在计算时务必要注意各个参数之间的联系,因为是一个整体,多分析、多思考,想必大家就会精通。

反激式开关电源变压器是这么计算的秒速赛车

下一篇:没有了

联系我们CONTACT

全国服务热线:
400-123-4567
地 址:广东省广州市天河区
电 话:400-123-4567
传 真:+86-123-4567
邮 箱:admin@baidu.com