开关电源高频变压器的设计

开关电源高频变压器设计方法

设计过程：
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
=7.2749999999999995px4
选择EI25，Ap=7.9125px4,Ae=10.25px2,Aw=19.2975px2.
Ap=Aw*Ae=Pt*106/(2*Fs*Bw*J*Ko*Kc)
= 46.2*106 / 2*65*103*2200*3*0.2*1
=6.7250000000000005px4
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=15.012500000000001px4,Ae=21.5px2,Aw=17.4575px2.
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=15.012500000000001px4,Ae=21.5px2,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

开关电源变压器和开关管一起构成一个自激（或他激）式的间歇振荡器，从而把输入直流电压调制成一个高频脉冲电压。在反激式电路中，当开关管导通时，变压器把电能转换成磁场能储存起来，当开关管截止时则释放出来。
在正激式电路中，当开关管导通时，输入电压直接向负载供给并把能量储存在储能电感中。当开关管截止时，再由储能电感进行续流向负载传递。

扩展资料
开关电源变压器分单激式开关电源变压器和双激式开关电源变压器，两种开关电源变压器的工作原理和结构并不是一样的。单激式开关电源变压器的输入电压是单极性脉冲，而其还分正反激电压输出；而双激式开关电源变压器的输入电压是双极性脉冲，一般是双极性脉冲电压输出。
变压器是开关电源的核心，它决定了变换器一系列的重要参数，如占空比D，最大峰值电流，设计变压器就是要让开关电源工作在一个合理的工作点上。
这样可以让其的发热尽量小，对器件的磨损也尽量小。同样的芯片，同样的磁芯，若是变压器设计不合理，则整个开关电源的性能会有很大下降，如损耗会加大，最大输出功率也会有下降。
参考资料来源：百度百科-开关电源变压器

正激和反激的变压器功能是不同的，计算方法也不同。反激变压器设计最简单的方法
我自己综合了一下众多高手的方法,自认为是比较简单的方法了!如下:
1,VDC min =VAC min * 1.2
VDC max =VAC max * 1.4
2,输出功率Po=P1+P2+Pn......
上式中P1=(Vo1+Vf)*I1 、P2 =(Vo2+Vf)*I2
上式中Vo为输出电压,Vf为整流管压降
3,输入功率Pin=(Po/η)*1.2(此处1.2为输入整流损耗)
4,输入平均电流:Iav = Pin/VDC min
5,初级峰值电流:Ip = 2*Iav/Dmax
6,初级电感量:Lp=Vdc min *Dmax /(Ip*fs) fs为开关频率
7,初级匝数:Np=VDC min * Dmax /(ΔB*Ae*fs)
上式中ΔB推荐取值0.2 Ae为磁芯横截面积,查规格资料可得!
8,次级匝数:NS =(Vout+Vd)*(1-Dmax)*Np / Vin min*Dmax

激很简单,比反激简单多了;Vindcmin*Tonmax/(△B*Ae)=Np,Tonmax=1/f*Dmax,Dmax一般取0.45,最大不要超过0.47(极限条件);△B=Bm(饱和磁感应强度)-Br(剩磁)-100mT(余量),现在常用PC40的磁芯,Bm为390mT,Br一般为55mT;Vindcmin一般取在100V(对于85输入的电源),在这个电压下,Dmax我均取0.45;调试时再来控制极限下不要超过0.47;其实正激最主要就是防止磁饱和.

线径一个截面可以走10A，但会热，一般降额使用，走个5、6A吧

设计过程：
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
=7.2749999999999995px4
选择EI25，Ap=7.9125px4,Ae=10.25px2,Aw=19.2975px2.
Ap=Aw*Ae=Pt*106/(2*Fs*Bw*J*Ko*Kc)
= 46.2*106 / 2*65*103*2200*3*0.2*1
=6.7250000000000005px4
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=15.012500000000001px4,Ae=21.5px2,Aw=17.4575px2.
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=15.012500000000001px4,Ae=21.5px2,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

高频变压器设计步骤解析
答：第一步，确定原边匝数。当然首先自己要选一款磁芯啦.设原边输入最低电压是VS，导通时间用TON表示，还要自己设定一个磁芯振幅，一般我是取0.2到0.25T,因为正激变压器是不需直流分量的,所以相比反激而言这个值可以取大些,原边匝数NP=VS*TON/AE*B,其中AE是磁芯截面积.第二步,画出原边电流波形,算...

请问什么叫高频变压器?高频变压器制作是什么意思呢?
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