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开关电源反激式变压器反激参数设计


反激式开关电源参数设计 v0.9
设计要求 最低交流电源电压Vacmin 最高交流电源电压Vacmax 交流电源频率fac 输出功率Pout 效率η 开关频率fs 稳态时MOS电压应力比例 计算过程 输入端最低直流电压Vinmin 输入端最高直流电压Vinmax 输入功率Pin 最低电压直流平均电流 输入端整流后电解电容电压纹波 输入端电解电容容量 实际选择电解电容容量

为: 108 370 14.29 0.13 V V W A 90 264 60 10 70 50 80 VAC VAC Hz W % KHz % 注意:

44.28 % 18.4 uF 390.0 uF

下面有三种计算方法供我们比较参考,不同的设计方法,考虑的出发点是不同的。 本文中的设计,都是按照在最低输入电压、最大输出电流时,变换器工作在CCM模式或 选择最大工作占空比 RCD吸收电压与反射电压比例 Vc、Vf、 反射电压Vf Dmax计算 RCD箝位电压Vc 方法一 RCD耗散能量是漏感能量的倍数 MOS工作电压应力 MOS耐压要求 指定MOS耐压 设定RCD箝位电压比反射电压高 Vc、Vf、 RCD箝位电压Vc Dmax计算 反射电压Vf 方法二 MOS工作电压应力 最大工作占空比 RCD耗散能量是漏感能量的倍数 0.4 1.75 72.0 126.0 2.33 496 620 650 50 150.4 100.4 520 0.48 3.01

倍 V V 倍 V V V V V V V 倍

指定MOS耐压 RCD箝位电压与反射电压比例 Vc、Vf、 RCD箝位电压Vc Dmax计算 反射电压Vf 方法三 MOS工作电压应力 最大工作占空比

700 2 190.4 95.2 560 0.47

V 倍 V V V

RCD耗散能量是漏感能量的倍数

2.00 倍

综合以上计算结果,对比后,我们选择其中一种方法的结果来作为后继计算的起点 最大工作占空比Dmax 0.6 反射电压Vf 153 V RCD箝位电压Vc 267.8 V 不管是DCM还是CCM方式,都有这么一个公式成立:Pin=(1/2)×Vinmin×(Ip1+Ip2)×D Ip1+Ip2= 0.44 A 下面,我们在设计中面临着另一个分水岭,是选择CCM,还是选择DCM 如果选择DCM,那么 Ip1= 0.00 A Ip2= 0.44 A Ip2-Ip1= 0.44 A 如果选择CCM,并定义 Ip2= 3 Ip1 则, Ip1= 0.11 A Ip2= 0.33 A Ip2-Ip1= 0.22 A 根据公式,Lp=Vinmin×Dmax/(fs×(Ip2-Ip1)),可以求出两种模式下的初级电感量 选择DCM,则 Lp= 2939.3 uH 选择CCM,则 Lp= 5878.7 uH 下面根据AP法,选择磁芯规格。先计算所需要AP值: 设定最大工作磁感应强度为 Bmax= 0.25 T 设定电流密度为 Kj= 450 A/cm 设定占空系数为 K0= 0.3 选择DCM,则 AP= 0.131 cm 选择CCM,则 AP= 0.150 cm 经查询磁芯参数,选择一款的磁芯: Ae= Aw= AP= E25/13/7 0.520 0.870 0.452

2 4 4

Ferroxcube公司 cm cm cm
2 2 4

下面,根据LpIp2=NpBmaxAe来计算初级侧的匝数: 选择DCM,则 Np= 100 匝 选择CCM,则 Np= 150 匝 接着,我们来计算次级绕组的匝数: 我们先设定次级整流二极管的压降: 按照上面计算,填入初级匝数 那么 24 V绕组匝数为: 18 V绕组匝数为: 15 V绕组匝数为: 12 V绕组匝数为: Np =

0.7 V 49 7.91 5.99 5.03 4.07 匝 匝 匝 匝 匝

5 V绕组匝数为:

1.83 匝

24 V绕组二极管耐压为: 84.34 V 18 V绕组二极管耐压为: 63.26 V 15 V绕组二极管耐压为: 52.71 V 12 V绕组二极管耐压为: 42.17 V 5 V绕组二极管耐压为: 20.09 V 实际二极管的耐压选择,最好用示波器看看最大反向电压的数值,再留出20%的裕量 按照梯形波的RMS值计算公式计算初、次级绕组电流RMS值: Iprms= 先看初级的: DCM时 0.20 A Sp= 需要导线的铜截面积为: 0.044 mm 2 Iprms= CCM时 0.18 A Sp= 需要导线的铜截面积为: 0.039 mm 2 要计算次级电流的RMS值,首先要知道次级输出电流值。 假设某次级的输出电流为 Iout= 2.5 A DCM时,次级峰值电流: 则 需要导线的铜截面积为: Isp= Isrms= Ss = 12.50 A 4.56 A 1.014 mm

2

CCM时,首先要计算次级梯形波电流值,定义梯形短边为Isp1,长边为Isp2 那么Isp1和Isp2的比例关系与初级侧相同。 可以求出: 3.13 A Isp1= 9.38 A Isp2= 则 Isrms= 4.11 A Ss = 需要导线的铜截面积为: 0.914 mm 2 知道了次级绕组的有效值电流,就可以选择合适的线径了。注意单根线径不要超过 趋肤深度简单计算为 Δ= 0.34 mm 下面来选择合适的次级滤波电解电容 假设我们的输出是DCM模式,按照上面的计算知道 Isrms= 4.56 A 通过查资料知道某款电容,规格为: 560uF/35V(江海,CD287) 105度时耐100KHz电流纹波电流能力为 1.36 A 设定温度系数为: 1.7 设定频率系数为: 1 那么, 1.36×1.7×2×1=4.624> 4.56 A 上式中,1.7是温度系数,2是两只并联,1是频率系数。 说明我们可以用两只这样的电容并联使用就可以满足要求了。 但实际使用时,必须检测电容的温度和自温升。对电容的使用是否合理重新评估。 现在来计算RCD吸收电路的参数: 变压器实测初级漏感约为: Lplk= Vc = 我们已经设计了箝位电压

3.75 uH 267.8 V

假如我们设定吸收电容电压波动为: 那么对于DCM模式时,损耗功率: P= 电阻取值: R= 吸收电容容量为: C= 那么对于CCM模式时,损耗功率: P= 电阻取值: R= 吸收电容容量为: C=

5.0 % 0.0 W 1686.8 K 0.10 nF 0.0 W 2998.8 K 0.06 nF

作者:让你记得我的好

是需要用户手动输入的。 是计算出来的结果。 是禁止修改的。

。 模式或CRM模式来考虑的。

继计算的起点。把结果填入下面表格:

)×Dmax,所以:

初级电感量:

的裕量。

线径不要超过2倍趋肤深度。




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