反激开关电源变压器设计实例讲解(定明芳)

内容来自《反激变压器的设计》(定明芳主讲)。
定名芳老师主要讲了10步,最后应该还有一步,线径的选择以及绕制方式。这里进行了记录整理,把一些公式来源进行了推导。所有的设计都是基于理论计算。

1.确定电源规格

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; 2.确定工作频率和最大占空比

反激开关电源变压器设计实例讲解(定明芳)

3.计算匝比(利用伏秒平衡原则)

反激开关电源变压器设计实例讲解(定明芳)
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; 4.计算初级线圈峰值电流

基于CCM模式计算的。ip1是开关管要关闭时的峰值电流,ip2是开关管开始导通时的起始电流。因为时CCM模式,所以,ip2不为0。若ip2=0,则可能是临界和断续模式。k是初级线圈纹波电流系数,ip2 = k ip1,设计者自行设定,一般取0.4。η是变压器效率,可取值80-90%,设计者自定。这里只是初步估计,全部设计完成后可用反推理论效率的。
一个周期输入功率:1/2×(ip1+ip2)×Vin(min)×Ton(max)/T = Pin =Pout/η
因为CCM模式下,电流波形和时间轴呈梯形,该公式可简单使用梯形面积公式 S=(上底+下底)
高/2 得到,也可以使用积分方法算出。

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5.计算初级电感量

因为反激变压器原边要在开关管导通时存储磁能,然后关断时磁能由副边释放出去。而线圈存储能量的公式是W=1/2×i²×L,可以看出,能存储多少能量与峰值电流的平方和电感量有线性关系。电感大,存储能量多,工作频率就得慢一些。相反,如果电感小,每次存储的也少,工作频率可以高很多。所以开关电源工作频率越高,则变压器体积越小。初级电感量决定反激变压器存储能量多少,是定制变压器的关键参数。
计算原边电感量使用的电感的欧姆定律:电感两端电压V=电感量L×电流变化率di/dt,注意计算依旧是在最低输入电压和最大占空比条件下进行的。因为电流是线性增大,所以,di/dt = (ip1-ip2)/Ton(max)
其中ip1-ip2即纹波电流,也叫Δi。

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; 6.选择变压器铁心(AP法)

AP法即磁芯窗口面积Aw*磁芯截面积Ae。

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7.计算初级匝数、气隙

使用的公式是单匝线圈的磁通量φ = B×Ae = Lp×(ip1-ip2)/Np,注意计算出来Np后,需要验证一下在最大峰值电流情况下,磁芯是否饱和了。

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9.重新核算占空比最大值和最小值

因为计算出来的匝数四舍五入了,所以匝比会有一点变化,所以必须重新核实占空比。在最大输入电压时,对应最高占空比。在最高输入电压时,对应最低占空比。

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; 10.重新核算初级峰值电流,计算电流有效值

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有效值电流的公式 ip(rms) = Dmax/3×(ip1²+ip2²+ip1×ip2)^1/2,是根据i²对t积分得到的,具体推导公式如下:

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11.计算次级峰值电流和有效值电流

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Original: https://blog.csdn.net/ydgd118/article/details/120595339
Author: ydgd118
Title: 反激开关电源变压器设计实例讲解(定明芳)

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