详细分析开关电源反激式变压器计算公式与方法
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2009-12-21
21:36:22
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单端反激开关电源变压器设计
单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感，它要承担着储能、变压、传递能量等
工作。下面对工作于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器设计进行了总结。
1、 已知的参数
这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定，包括：输入电压 V
in
、输出电压
V
out
、每路输出的功率 P
out
、效率 η、开关频率 f
s
(或周期 T)、线路主开关管的耐压 V
mos
。
2、 计算
在反激变换器中，副边反射电压即反激电压 V
f
与输入电压之和不能高过主开关管的耐压，
同时还要留有一定的裕量(此处假设为 150V)。反激电压由下式确定：
V
f
=V
Mos
-V
inDCMax
-150V
反激电压和输出电压的关系由原、副边的匝比确定。所以确定了反激电压之后，就可以确
定原、副边的匝比了。
N
p
/N
s
=V
f
/V
out
另外，反激电源的最大占空比出现在最低输入电压、最大输出功率的状态，根据在稳态下
变压器的磁平衡，可以有下式：
V
inDCMin
•••D
Max
=V
f
•(1-D
Max
)
设在最大占空比时，当开关管开通时，原边电流为 I
p1
，当开关管关断时，原边电流上升到
I
p2
。若 I
p1
为 0，则说明变换器工作于断续模式，否则工作于连续模式。由能量守恒，我们
有下式：
1/2•(I
p1
+I
p2
)•D
Max
•V
inDCMin
=P
out
/η
一般连续模式设计，我们令 I
p2
=3I
p1
这样就可以求出变换器的原边电流，由此可以得到原边电感量：
L
p
= D
Max
•V
inDCMin
/f
s
•ΔI
p
对于连续模式，ΔI
p
=I
p2
-I
p1
=2I
p1
；对于断续模式，ΔI
p
=I
p2
。
可由 A
w
A
e
法求出所要铁芯：
A
w
A
e
=(L
p
•I
p2
2
•10
4
/B
w
•K
0
•K
j
)
1.14
在上式中， A
w
为磁芯窗口面积，单位为 cm
2
A
e
为磁芯截面积，单位为 cm
2
L
p
为原边电感量，单位为 H
I
p2
为原边峰值电流，单位为 A
B
w
为磁芯工作磁感应强度，单位为 T
K
0
为窗口有效使用系数，根据安规的要求和输出路数决定，一般为 0.2~0.4
K
j
为电流密度系数，一般取 395A/cm
2
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