开关电源设计—变压器流程.pdf

前工程师讲解：开关电源设计—变压器流程 本系列文章从理论基础开始，由经验丰富的前工程师为大家讲解关于开关电 源的设计，并对其中难点进行讲解，这个系列当中几乎包含了所有的常见拓扑电 路，并且为采用自学方式的工程师量身打造，希望能够帮助大家走出迷茫，尽快 迈上正轨。 计算初级电感量 K值就是上面说的电流连续比上面计算书定义的Ip2是电流上升前沿Ip1是 电流上升后沿。所以当K=0 的时候变压器是工作在临界模式以下的为防止计算出 错一般习惯取0.001. 断续模式Ip就是ΔI； 得到了ΔI由--》E*T=L*ΔI得： Lp=(Vinmin*Tonmax)/ΔI 这时候就得到了变压器初级所需要的电感量。 选择合适的磁芯计算匝数 关于磁芯的选择网上有关于Ap法的很多计算公式。其实在做项目的时候根 本没用过一次Ap法。对于公司已有的相同功率等级的型号，可以直接参照别的 型号的磁芯作为初始设计出发点。 要是线绕不下，就抬高工作频率，骨架太空了，就选小一号的，一般经过几 次迭代或者实验就出来了。对于完全全新的型号，是根据经验估算一个初始点， 然后经过反复迭代得出结果的。其实对于一般的功率等级，向反激式这种拓扑， 多大功率用多大磁芯，经验丰富一点的工程师都知道，可以向他们请教。 选定了磁芯后，根据规格书得到对应的Ae值，然后就可以进行匝数计算。 由E*T=Lp*ΔI=Np*Ae*ΔB 对于断续模式ΔB=Bmax, 对于连续模式 ΔB=Bmax*(1-K) 因为连续模式电流有一部分直流分量，对应Bmax也有一部分直流励磁。这 个一定注意，连续模式要是直接用Bmax来计算匝数匝数就会算少所以很容易就 会饱和了。 有关Bmax 的取值，对于常见的PC40/PC44材料，保证在最恶劣工作状态下， 不要超过0.38。计算的时候，一般选取0.28-0.32之间，假如在极限条件下抓 到饱和波形，可以抬高一点频率。 上面公式是计算断续模式匝数的。 ΔB=Bmax， 对于连续模式，上面式子一定要修改为： ΔB=Bmax*(1-K) 要不然计算出的匝数偏小，动态情况下很容易就饱和了。 计算气隙长度。 公式推导比较简单的，具体的可以自行百度。安培环路定则还有做电源的俩 最基本的公式消元法就OK 了。 上面做了近似，近似所有的磁场能量都储存在气隙里面，因为磁芯的磁导率 很高，气隙的磁场强度是磁芯的几时到几百倍，所以，近似磁芯为磁路短路，磁 回路长度近似为气隙长度。 计算次级匝数 注意合理匝数取整。这个结合自己项目实际情况，取整后，变比会有所变化， Dmax也会有所变化，所以需要用取整后的参数进行核算Bmax。 对取整以后的变压器参数进行反向核算 因为对变压器进行了匝数取整变比也就成了一个确定值。Vinmin 已知，变比 n 已知。 上面的公式我不推导了还是利用伏秒积平衡原理。 变压器初级电流我们在确定初级电感量的时候，是使用平均值反推出峰值， 但是，由于变压器绕组主要损耗是线电阻损耗，电流在电阻负载上的功耗计算， 需要有效值电流。反激式工作电流波有两种状态，断续模式与连续模式。 两种波形有各自的有效值电流计算公式 我只是很久以前推到过赵修科老师书上有自己可以去参考一下 上图是断续模式的计算公式 计算次级电流有效值 反激式初级次级工作电流是对应的，初级连续，次级也是连续，初级断续， 次级也是断续的，因为初次级共用的是同一个磁芯。 上面是次级电流有效值的计算，断续模式的，并且加入了次级电流连续或者 断续的判断，(判断这一步其实没有必要，因为变压器初级连续，次级也连续， 初级断续，次级也断续。) 计算线径 电流密度呢，一般都选取6A/mm^2。 一定要注意趋肤效应，最小占空比越小，频率越高，趋肤效应越严重。特别 是前级带有PFC 的反激式电源。因为考虑到成本，尽量使用600V的Mos管，所 以占空比非常小，也就0.15左右，这时候，变压器初级一定要使用多股线，用 单根线的话，需要取更小的电流密度。 对于一定的电流，需要的导线截面积是一定的，在实际选取线径的时候，要 结合实际所选的骨架几何尺寸，做合适的组合，尽量不要散绕，对于某一层绕组， 单根线太散的话，