反击式电源变压器.ppt

2007年 10月的某天 ——吹牛皮的讲座 开关电源的 高频变压器设计 反激式开关电源变压器设计 电磁学的公式：法拉第-楞次定律 反激式的原理：初次级轮流工作 变压器的工况：电压、电流波形 变压器的设计：磁芯、绕组数据 我设计的软件：PWM_CAD 还记得这些吗？ 法拉第-楞次电磁感应定律 E =ΔΨ/Δt = N*(ΔΦ/Δt) E= ΔΨ/Δt = L*(ΔI /Δt) 磁场强度与磁感应强度： B = μ* H μ=μs*μo 安培环路电流定律： ΣH*l =ΣI ΣH*l = n*I 反激式开关的工作原理 注意同名端 1，初级导通 初级电感充电 2，初级断开 次级电感放电 反激式开关电源储能期 初级导通 次级因二极管 工作在反向而 截至，故初级 就是个纯电感 电路。在恒定 电压U1作用下 充电电流线性 增长，如图： 反激式开关电源泄能期 初级断开 次级感应电动 势迫使二极管 导通，磁场能 量通过次级向 电容充电。 由于Uo几乎 不变，因此就 钳住E2和E1。 设此E1=Vorf 我们该从哪里起步呢？ 1，已知条件： ①输入电压=国家标准 ②反射电压=经验数据 ③输出电压=设计要求 ④输出电流=设计要求 ⑤开关频率=工业标准 2，待求参数： ①磁芯材料与尺寸 ②绕组圈数与线径 ③初级电感与磁隙 ④窗口容积的核算 输入电压能给我们什么？ 交流输入：220~230V±25% =165~275V 相应直流：Ui = 233V~389V 输入极值：Uimin=233V；Uimax=389V 管子压降：Uds(or Uce)=0.5~2.0V 初级压降：U1=(Ui-Uds) 重要关系： U1=E1= N1(ΔΦ/Δt) 输出电压能给我们什么？ 开关管关断时： E2 ≈ U2 = Uo + Vd 初级感应电动势受次级钳制： Vorf / U2 = N1 / N2 可见 Vorf 是个定值，按经验取： Vorf =135 (当 Ui=220V时) Vorf =75 (当 Ui=110V时) 故：N1 / N2 = Vorf / U2 即可先确定下来！ 输出电流能给我们什么？ 输出电流决定了输出功率： Po = Uo*Io 输出功率决定了输入功率： Pi = Po /η 输出电流与输入电流对应： N1*I1=N2*I2 电流波形系数： Krp=ΔI1/I1p (ΔI1=I1p-I1o) 电流波形决定了峰 值：ΔI1 = Krp * I1p 平均值： I1av = (2-Krp) *I1p 有效值： I1rm=√Dmax/3 * I1av 一个重要关系：Pi = Ui * I1av = Ui * (2-Krp) * I1p 故有：I1p = Pi / [ Ui * (2-Krp)] 开关频率能给我们什么？ 开关频率与周期决定了充放电速度 电压波形： 导通： Udsmin≈0 截至： Udsmax=Ui+Vorf+Vfp 参数占空比：D=Ton / T (T=Ton+Toff) 最大占空比：Dmax=43% (一般：50%) 磁芯的选择 磁芯形状的选择：价格是工业的默认原则 磁芯尺寸的选择：经验往往比计算更管用 磁芯材料的选择：主要考察高频绝缘性能 绕组圈数与线径 圈数计算： ①初级： U1=E1= N1(ΔΦ/Δt) N1=U1 * Ton / ( Bac * Ae ) N1=(Ui-Vds) * Dmax * T / ( Krp * Bm * Ae ) ②次级：N1 / N2 = Vorf / U2 ③其他：N2n/N21=U2n/U21 线径计算： ①线包发热与有效电流 ②集肤效应与最佳线径 ③多股导线与铜带工艺 初级电感与磁芯间隙 初级电感： U1=E1=ΔΨ/Δt = L1*ΔI1 /Δt L1=U1* Ton /ΔI1 L1= (Ui-Vds) * Dmax * T / Krp * I1p 磁芯间隙： 因： N1 * I1p = H1 * Le + Ho * δ ≈ Ho * δ (Ho=Bm /μsμo) 故： δ ≈ 4π* N1 * I1p / Bm 磁芯窗口尺寸与容积 窗口尺寸取决于功率： P∝Ae*Aw (这里经验往往比计算快捷) * 常在虾坛浑