电源技术中的浅谈反激式开关电源变压器的设计案例电源技术中的浅谈反激式开关电源变压器的设计案例
随着电子信息技术的不断发展[1],各类电子设备在客观上要求小型化、轻量化和提高可靠性。为了适应这种要
求需要开展DC-DC 变换器的高频化研究。在各种变换器的拓扑结构中,单端反激电路具有很多优点,其中最主
要的优点是电路简单,成本低,适合多路输出。由于电路简单,在小功率情况下体积可以做得最小, 这种变换
器拓扑结构在小功率的变换器设计中得到广泛采用。 单端反激DC-DC 变换器中的变压器工作时相当于一个
带有两个(或多个)绕组的电感,这一点不同于典型的变压器[2]。初级线圈用于磁化磁芯,并且在磁芯损耗方
面,磁芯损耗(PL)主要由三部分组成:磁滞损耗(Ph),涡流损耗(Pe)和剩余损耗(Pr)。其他
随着电子信息技术的不断发展[1],各类电子设备在客观上要求小型化、轻量化和提高可靠性。为了适应这种要求需要开
展DC-DC 变换器的高频化研究。在各种变换器的拓扑结构中,单端反激电路具有很多优点,其中最主要的优点是电路简单,
成本低,适合多路输出。由于电路简单,在小功率情况下体积可以做得最小, 这种变换器拓扑结构在小功率的变换器设计中
得到广泛采用。
单端反激DC-DC 变换器中的变压器工作时相当于一个带有两个(或多个)绕组的电感,这一点不同于典型的变压器[2]。
初级线圈用于磁化磁芯,并且在磁芯损耗方面,磁芯损耗(PL)主要由三部分组成:磁滞损耗(Ph),涡流损耗(Pe)和剩
余损耗(Pr)。其他讲了一些关于绕组、磁芯等的基本概念并没有提出新意的观点。在每个周期开关导通时间内存储能量,次
级线圈用于磁芯的退磁, 并将在开关管导通时间内变压器存储的能量传递给负载。所以在设计高频反激变压器时必须考虑设
计的变压器能传递所需要的能量。另外,为了设计高效率的变换器还需要考虑变压器的功率损耗。
反激式变压器是反激开关电源的核心,它决定了反激变换器一系列的重要参数,如占空比D,最大峰值电流,设计反激式
变压器,就是要让反激式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,下面我系统的说一下我算变压器的方法。
算变压器,就是要先选定一个工作点,在这个工作点上算,这个是最苛刻的一个点,这个点就是最低的交流输入电压,对
应于最大的输出功率。下面我就来算了一个输入85V到265V,输出5V,2A 的电源,开关频率是100KHZ。
第一步就是选定原边感应电压VOR,这个值是由自己来设定的,这个值就决定了电源的占空比。可能朋友们不理解什么
是原边感应电压,是 这样的,这要从下面看起,慢慢的来,
这是一个典型的单端反激式开关电源,大家再熟悉不过了,来分析一下一个工作周期,当开关管开通的时候,原边相当于
一个电感,电感两端加上电压,其电流值不会突变,而线性的上升,有公式上升了的I=Vs*ton/L,这三项分别是原边输入电压,
开关开通时间,和原边电感量。在开关管关断的时候,原边电感放电,电感电流又会下降,同样要尊守上面的公式定律,此时
有下降了
I=VOR*toff/L,这三项分别是原边感应电压,即放电电压,开关管关断时间,和电感量。在经过一个周期后,原边电感电
流的值会回到原来,不可能会变,所以,有VS*TON/L=VOR*TOFF/L,,上升了的,等于下降了的,懂吗,好懂吧,上式中可
以用D来代替TON,用1-D来代替TOOF,移项可得,D=VOR/(VOR+VS)。此即是最大占空比了。比如说我设计的这
个,我选定感应电压为80V,VS为90V ,则D=80/(*80+90)=0.47
反激式变压器是反激开关电源的核心,它决定了反激变换器一系列的重要参数,如占空比D,最大峰值电流,设计反激式
变压器,就是要让反激式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,最输出功率也会有下降,
下面我系统的说一下我算变压器的方法。