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1、反激变压器的具体公式的计算单端反激开关电源变压器设计单端反激开关电源的变压器本质上是一个耦合电感,它要承当着储能、变压、传递能量等工作。下面对工作于连续形式和断续形式的单端反激变换器的变压器设计进行了总结。1、已知的参数这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定,包括:输入电压Vin、输出电压Vout、每路输出的功率Pout、效率、开关频率fs(或周期T)、线路主开关管的耐压Vmos。2、计算在反激变换器中,副边反射电压即反激电压Vf与输入电压之和不能高过主开关管的耐压,同时还要留有一定的裕量(此处假设为150V)。反激电压由下式确定:Vf=VMos-VinDCMax-150V反激电压和
2、输出电压的关系由原、副边的匝比确定。所以确定了反激电压之后,就能够确定原、副边的匝比了。Np/Ns=Vf/Vout另外,反激电源的最大占空比出如今最低输入电压、最大输出功率的状态,根据在稳态下,变压器的磁平衡,能够有下式:VinDCMin?DMax=Vf?(1-DMax)设在最大占空比时,当开关管开通时,原边电流为Ip1,当开关管关断时,原边电流上升到Ip2。若Ip1为0,则讲明变换器工作于断续形式,否则工作于连续形式。由能量守恒,我们有下式:1/2?(Ip1+Ip2)?DMax?VinDCMin=Pout/一般连续形式设计,我们令Ip2=3Ip1这样就能够求出变换器的原边电流,由此能够得到原
3、边电感量:Lp=DMax?VinDCMin/fs?Ip对于连续形式,Ip=Ip2-Ip1=2Ip1;对于断续形式,Ip=Ip2。可由AwAe法求出所要铁芯:AwAe=(Lp?Ip22?104/Bw?K0?Kj)1.14在上式中,Aw为磁芯窗口面积,单位为cm2Ae为磁芯截面积,单位为cm2Lp为原边电感量,单位为HIp2为原边峰值电流,单位为ABw为磁芯工作磁感应强度,单位为TK0为窗口有效使用系数,根据安规的要求和输出路数决定,一般为0.20.4Kj为电流密度系数,一般取395A/cm2根据求得的AwAe值选择适宜的磁芯,一般尽量选择窗口长宽之比比拟大的磁芯,这样磁芯的窗口有效使用系数较高,
4、同时能够减小漏感。有了磁芯就能够求出原边的匝数。根据下式:Np=Lp?Ip2?104/Bw?Ae再根据原、副边的匝比关系能够求出副边的匝数。有时求的匝数不是整数,这时应该调整某些参数,使原、副边的匝数适宜。为了避免磁芯饱和,我们应该在磁回路中参加一个适当的气隙,计算如下:lg=0.4?Np2?Ae?10-8/Lp在上式中,lg为气隙长度,单位为cmNp为原边匝数,Ae为磁芯的截面积,单位为cm2Lp为原边电感量,单位为H至此,单端反激开关电源变压器的主要参数设计完成。我们应该在设计完成后核算窗口面积能否够大、变压器的损耗和温升能否能够接受。同时,在变压器的制作中还有一些工艺问题需要注意。附加在
5、设计变换器时,首先要选择开关频率。提高频率的主要目的是减少电源的体积和重量。而占电源体积和重量最大的是磁性元件。当代开关电源中磁性元器件占开关电源的体积20%30%,重量30%40%,损耗20%30%。根据电磁感应定律有BfNAU=式中U变压器施加的电压;N线圈匝数;A磁芯截面积;B磁通密度变化量;f变压器工作频率。在频率较低时,B受磁性材料饱和限制。由上式可见,当U一定时,要使得磁芯体积减少,匝数和磁芯截面积乘积与频率成反比,提高频率是减少电源体积的主要措施。这是开关电源出现以来无数科技工作者主要研究课题。但是能否无限制提高开关电源频率?非也。主要有两个限制因素:第一是磁性材料的损耗。高频时
6、一般采用铁氧体,其单位体积损耗表示为mTBfP=(1)工作磁感应幅值。和分别为大于1的频式中不同材料的系数;f工作频率;Bm率和磁感应损耗指数。一般1.21.7;=22.7。频率提高损耗加大,为减少损耗,高使得损耗不太大,违犯了减少体积的目的。否则损耗太大,效率降低。频时,降低磁感应Bm再者,磁芯处理功率越大,体积越大散热条件越差,大功率磁芯也限制开关频率。2.8连续还是断续电感(包括反激变压器)电流安匝连续还是断续:在断续形式的变换器中,电感电流在周期的某些时刻电流为零。电流安匝连续是要有足够的电感量维持最小负载电流ILmin包括假负载,在周期的任何时刻电感都应当有电流流通。即LDTUIoL2)1(min?其中T开关周期;DTon/T占空比;Ton晶体管导通时间。我们假定整流器的正向压降与输出电压相比很小。要是最小负载电流为零,你必须进入断续形式。在实际电源设计时,一般电源有空载要求,又不允许电感体积太大,在轻载时肯定断续,在这种情况下,有时设置假负载,并当负载电流超过使假负载断开,否则可能引起闭环控制的稳定性问题,应当仔细设计反应补偿网络。同步整流是一个例外。变换器应用同步整流总是连续形式,没有最小电感要求