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1、反激变压器设计步骤及变压器匝数计算1.确定电源规格.输入电压范围 Vin=85 265Vac;.输出电压/负载电流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A;.变压器的效率?=0.902.工作频率和最大占空比确定.取:工作频率 fosc=100KHz,最大占空比 Dmax=0.45.T=1/fosc=10us.Ton(max)=0.45*10=4.5usToff=10-4.5=5.5us.3.计算变压器初与次级匝数比 n(Np/Ns=n).最低输入电压 Vin(min)=85*“2-20=100Vdc(取低频纹波为 20V).根据伏特-秒平衡,有:Vin(min)*Dmax=(Vou
2、t+Vf)*(1-Dmax)*n.n=Vin(min)*Dmax/(Vout+Vf)*(1-Dmax)n=100*0.45/(5+1.0)*0.55=13.644.变压器初级峰值电流的计算.设+5V 输出电流的过流点为 120%;+5v 和+12v 整流二极管的正向压降均为+5V 输出功率 Pout1=(V01+Vf)*I01*120%=6*10*1.2=72W+12V 输出功率 Pout2=(V02+Vf)*I02=13*1=13W变压器次级输出总功率 Pout=Pout1+Pout2=85W1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T=Pout/Ip1=2*Pout/
3、?(1+k)*Vin(min)*Dmax=2*85/0.90*(1+0.4)*100*0.45=3.00AIp2=0.4*Ip1=1.20A1.0V.5.变压器初级电感量的计算由式子 Vdc=Lp*dip/dt,得:Lp=Vin（min）*Ton（max）/Ip1-Ip2=100*4.5/3.00-1.20=250uH6.变压器铁芯的选择.根据式子 Aw*Ae=Pt*106/2*ko*kc*fosc*Bm*j*?,其中:Pt（变压器的标称输出功率）=Pout=85WKo（窗口的铜填充系数）=0.4Kc（磁芯填充系数）=1（对于铁氧体）,变压器磁通密度 Bm=1500 Gsj（电流密度）:j=5
4、A/mm2;Aw*Ae=85*106/2*0.4*1*100*103*1500Gs*5*0.90=0.157cm4考虑到绕线空间,选择窗口面积大的磁芯,查表:EER2834S 铁氧体磁芯的有效截面积 Ae=0.854cm2 它的窗口面积Aw=148mm2=1.48cm2EER2834S 的功率容量乘积为Ap=Ae*Aw=1.48*0.854=1.264cm4 0.157cm4 故选择 EER2834S 铁氧体磁芯.7.变压器初级匝数及气隙长度的计算.1）.由 Np=Lp*（Ip1-Ip2）/Ae*Bm,得:Np=250*（3.00-1.20）/85.4*0.15=35.12取 Np=36由 L
5、p=uo*ur*Np2*Ae/lg,得:气隙长度 lg=uo*ur*Ae*Np2/Lp=4*3.14*10-7*1*85.4mm2*362/(250.0*10-3mH)=0.556mm 取 lg=0.6mm2).当+5V 限流输出，lp 为最大时(lp=lp1=3.00A),检查 Bmax.Bmax=Lp*Ip/Ae*Np=250*10-6*3.00/85.4 mm2*36=0.2440T=2440Gs因此变压器磁芯选择通过.8.变压器次级匝数的计算.取 Ns1=3取 Ns2=7Ns1(5v)=Np/n=36/13.64=2.64Ns2(12v)=(12+1)*Ns1/(5+1)=6.50故初
6、次级实际匝比:n=36/3=129.重新核算占空比 Dmax 和 Dmin.1).当输入电压为最低时:Vin(min)=100Vdc.由 Vin(min)*Dmax=(Vout+Vf)*(1-Dmax)*n,得：Dmax=(Vout+Vf)*n/(Vout+Vf)*n+Vin(min)=6*12/6*12+100=0.4182).当输入电压为最高时：Vin(max)=265*1.414=374.7Vdc.Dmin=(Vout+Vf)*n/(Vout+Vf)*n+Vin(max)=6*12.00/6*12.00+374.7=0.1610.重新核算变压器初级电流的峰值 lp 和有效值 lp(rms
7、).1).在输入电压为最低 Vin(min)和占空比为 Dmax 条件下，计算 Ip 值和 K 值.设 lp2=k*lp1.实际输出功率 Pout=6*10+13*1=73W1/2*(lp1+lp2)*Vin(min)*Ton(max)/T=Pout/?K=1-Vin(min)*Ton(max)/(lp1*Lp)(1)(2)由(1)(2)得：Ip1=1/2*2*Pout*T/?*Vin(min)*Ton(max)+Vin(min)*Ton(max)/Lp=0.5*2*73*10/0.90*100*4.18+100*4.18/250.0=2.78AK=1-100*4.18/2.78*250=0.
8、40Ip2=k*Ip1=2.78*0.40=1.11A2).初级电流有效值 Ip(rms)=Ton/(3T)*(Ip12+Ip22+Ip1*Ip2)1/2=0.418/3*(2.782+1.112+2.78*1.11)1/2=1.30A11.次级线圈的峰值电流和有效值电流计算:当开关管截止时,变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为?B 并没有相对的 改变.因此开关管截止时,初级峰值电流与匝数的乘积等于次级各绕组匝数与峰值电流乘积 之和(Np*Ip=Ns1*Is1p+Ns2*Is2p).由于多路输出的次级电流波形是随各组负载电流的不同 而不同,因而次级电流的有效值也不同.
9、然而次级负载电流小的回路电流波形,在连续时接 近梯形波,在不连续时接近三角波,因此为了计算方便,可以先计算负载电流小的回路电流 有效值.1).首先假设+12V 输出回路次级线圈的电流波形为连续1/2*Is2p+Is2b*toff/T=I02(3)Ls1*ls2p-ls2b/toff=V02+VfLs2/Lp=(Ns2/Np)2由(3)(4)(5)式得：ls2p=1/2*2*l02/1-D+V02+Vf*1-D*T*Np2/Ns22*Lp=0.5*2*1/1-0.418+12+1*1-0.418*10*362/72*250=5.72Als2b=l01/1-D-1/2*V01+Vf*1-D*Np2
10、/Ns22*Lp=1/0.582-0.5*13*0.582*10*362/72*250=-2.28A(4)(5),电流波形：因此假设不成立 则+12V 输出回路次级线圈的电流波形为不连续令+12V 整流管导通时间为 t.将 Is2b=0 代入(3)(4)(5)式得:1/2*Is2p*t /T=I02Ls1*Is2p/t =V02+VfLs2/Lp=(Ns2/Np)2(6)(7)(8),电流波形.由(6)(7)(8)式得:Is2p=(V02+Vf)*2*I02*T*Np2/Lp*Ns221/2=2*1*12+1*10*362/72*250 1/2=5.24At=2*I02*T/Is2p=2*1*
11、10/5.24=3.817us2).+12V 输出回路次级线圈的有效值电流:Is2(rms)=t /(3T)1/2*Is2p=3.817/3*10 1/2*5.24=1.87A3).+5v输出回路次级线圈的有效值电流计算:Is1rms=Is2(rms)*I01/I02=1.87*10/1=18.7A12.变压器初级线圈和次级线圈的线径计算.1).导线横截面积:前面已提到,取电流密度 j=5A/mm2变压器初级线圈:导线截面积=Ip(rms)/j=1.3A/5A/mm2=0.26mm2变压器次级线圈:(+5V)导线截面积=Is1(rms)/j=18.7A/5A/mm2=3.74 mm2(+12V
12、)导线截面积=Is2(rms)/j=1.87A/5A/mm2=0.374mm22).线径及根数的选取.考虑导线的趋肤效应,因此导线的线径建议不超过穿透厚度的穿透厚度=66.1*k/(f)1/2=66.1/(100*103)1/2=0.20因此导线的线径不要超过 0.40mm.k 为材质常数,Cu 在 20C时 k=1.2 倍.由于 EER2834S 骨架宽度为 22mm除去 6.0mm 的挡墙宽度,仅剩下 16.0mm 的线包宽度 因此所选线径必须满足每层线圈刚好绕满.3).变压器初级线圈线径:线圈根数=0.26*4/0.4*0.4*3.14=0.26/0.1256=2取0.40*2 根并绕 18 圈，分两层串联绕线.4).变压器次级线圈线径:+5V:线圈根数=3.74/0.1256=30取0.40*10 根并绕 3 圈，分三层并联绕线.+12V:线圈根数=0.374/0.1256=3取0.40*1 根并绕 7 圈，分三层并联绕线.5).变压器绕线结构及工艺