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模块电源培训;内容概要;一、DC/DC砖块模块电源概述;1、开关电源的供电结构 ;分布式结构;2、砖块电源的历史 ;隔离DC/DC砖块模块电源;非隔离DC/DC模块电源;3、砖块模块电源的电路拓扑;有源钳位;二、电源功率变压器的设计;1、常用MnZn功率铁氧体材料特性 ;;居里温度 居里温度是磁性材料从铁磁性(亚铁磁性)到顺磁性的转变温度，或称磁性消失温度，表示方式有多种，天通材料标准中规定的确定居里温度的方法如右图，随温度升高磁导率下降到最大值的80%与20%时，这二点联线延长到与温度轴的交点即为居里温度。 TP4材质的居里温度为220℃，在实际应用中，磁芯的最高温度应远离居里温度，一般磁芯工作温度不应超过125℃。 另一方面，根据磁芯功率损耗与温度的关系，TP4材质最佳工作温度点应在80℃-100℃之间，此时磁芯损耗最低，变压器效率最高。 ;TP4材料特性表与特性曲线 ;;2、变压器模型 ;3、变压器的设计方法; 若假定电压U是一个稳定不变的量，励磁电感Lm也是一个常量（即不考虑非线性），则有： 这就是磁芯的伏秒关系。 计算步骤： （1）根据功率拓扑，分析变压器励磁电流Im的工作波形，再根据安培环路定理，即： 得到磁场强度H的工作范围。式中le是磁路有效长度。;（3）由磁芯的伏秒关系，计算变压器原边匝数： （4）根据匝比关系，计算变压器副边匝数： （5）确定变压器励磁电感Lm大小。 需要注意的是，开制气隙可以降低感量Lm，并同时增加漏感Lr。在一般的正激电路中，漏感变大并不是一件好事，往往会增加谐振尖峰。但是，开制气隙却可以增加磁场和温度的稳定性，并使得Lm比较一致。 变压器设计应用举例： 例1：设计一个有源钳位同步整流变压器，已知磁芯选用EIQ25，TP4材质，有效面积Ae=89.7mm2，输入电压DC36V-75V，输出电压12Vdc，工作频率250KHz。 设计过程： （1）建立变压器模型，分析励磁电流Im工作波形。有源钳位同步整流主要工作过程如下四个状态图所示，由此可得主开关管Vds波形及励磁电流波形。 ; （2）在磁滞曲线图中，确定磁感应强度B的工作范围。由于励磁电感电流工作于+Im_max～-Im_max之间，对应磁场强度是在正负饱和磁场强度之间：+Hs～-Hs，故磁感应强度B的最大工作范围可确定在+Bs～-Bs之间。即：;（3）由磁芯的伏秒关系，计算变压器原边匝数： 这是保证磁芯不会饱和的最小取值，为了降低磁芯损耗，以及避免开机瞬间的双倍磁通效应导致磁芯饱和，一般取△Bw≤Bs。若取△Bw=0.35T，则： 这样，Np可取值为3，4或5等，取决于合适的匝比N。 （4）计算变压器副边匝数。根据输入电压与输出电压之间的稳态关系： 可以确定最终Np取4匝，Ns取2匝。 （5）确定变压器励磁电感Lm的大小。根据有源钳位谐振频率与开关频率的关系，即： 可以确定励磁电感Lm的大小。式中C为吸收电容，一般取0.1uF，比例系数也有取值1/7～1/16，以进一步降低Vds电压纹波。 最后，应对结果进行检验。 ;例2：设计一个反激变压器，工作于不连续模式，已知磁芯选用RM4，TP4材质，有效面积Ae=14.0mm2，输入电压DC36V-75V，输出电压10Vdc，输出最大电流200mA，工作频率350KHz。 设计过程：; 由于励磁电感电流Im必须小于其最大值，对应的磁场强度也必须小于Hs，故磁感应强度B的最大工作范围可确定在+Bs～+Br之间。即： 一般取100℃下的Bs值，即390mT，作为设计最大值，此时Br=55mT。这样，△Bw≤335mT，磁芯不会饱和。 △Bw值越大，磁芯损耗也将越大。反激最大占空比出现在输入低压，即36V时，一般设计为45%。开关频率350KHz，对应开关周期Ts=2.86us。这样就可以确定Np的最小值。 （3）由磁芯的伏秒关系，计算变压器原边匝数： 这样，Np可取值为10、11或12等，取决于合适的匝比N。 （4）计算变压器副边匝数。要保证电路工作于不连续状态，根据磁芯的伏秒关系，应有： 将相关数据代入，可得：N≥2.95。这样，可确定原边匝数Np=10，副边匝数Ns=3，匝比为3.33；或者原边匝数Np=12，副边匝数Ns=4，匝比为3。;（5）确定变压器励磁电感Lm的大小。根据不连续模式反激拓扑即能量完全传递的原理，有： 式中，η是变压器效率，应考虑实际情况选取，这里取值0.7。将相关数据代入，可得： 最后，对计算结果进行检验。 问题 （1）全桥、半桥变压器应如何计算？ （2）连续模式反激变压器应如何计算？;三、电源功率电感的设计;