开关电源变压器设计介绍.ppt

技 术 探 讨,开 关 电 源 变 压 器 设 计 制作: 叶胜财 日期: 2010.5.12,2010.5.12 R&D,开 关 电 源 电 路 图,2010.5.12 R&D,开 关 变 压 器 工 作 原 理 电 路 ( 例 反 激 式 转 换 器 ),1. 反激式开关电源电路（第一页） 2. 开关变压器功能 a. 磁能转换（能量储存） b. 绝缘 c. 电压转换 3. 工作流程 a. 根据PWM(脉宽调制法)控制 ,当晶体管（例功率 MOSFET）打开时电流流过变压器初级绕组,这时变压器储存能量（在磁心GAP） ,与此同时 ,因为初级绕组和次级绕组极性不同 ,整流二极管断开时电流流过次级绕组; b. 因为次级绕组极性是不同于初级绕组,当晶体管关闭（例功率MOSFET） 时存储的能量将被释放（从磁心GAP）. 同时整流管也打开.所以，电流将流过开关电源变压器的次级绕组;,2010.5.12 R&D,2010.5.12 R&D,开 关 变 压 器 工 作 原 理 电 路 ( 例 反 激 式 转 换 器 ),c. 反馈绕组提供PWM工作电压（控制）, 所以反馈绕组的圈数是依照PWM的工作电压来计算 ;例如 , UC3842B（PWM）工作电压是10-16Vdc ,你必须是依照这个电压计算反馈圈数 ,否则UC3842B（PWM）将不能正常工作!一般, UC3842B（PWM）损坏时，反馈电压是超过30Vdc. 4. 主要参数对整个路的影响 a. 电感:如果初级电感太低 ,变压器将储存的能量少，使输出电压不连续;如果次级电感也低 ,变压器的能量将不能完全释放 ,所以，输出电压将是非常低;这时PWM将不能正常工作 .此时反馈绕组的电感也是过低或过高,2010.5.12 R&D,开 关 变 压 器 工 作 原 理 电 路 ( 例 反 激 式 转 换 器 ),b. 漏电感: 如果漏电感太高,它将产生一个高的尖峰电压在初级绕组. 它是非常的危险 .因为高的尖峰电压可以损坏晶体管 !另一方面,漏电感将影响开关电源变压器对电磁干扰的测试,它对整个电流将产生更多的噪音;所以开关变压器要求低漏电感. c. 绝缘强度 :因为初级地是不同次级地;它有一个高电压在初级与次级之间,所以，它有很好的绝缘!,2010.5.12 R&D,反 激 式 开 关 电 源 变 压 器 计 算 举 例,一。基本设计条件 1. 输入 85-264Vac /输出 5Vdc 2A 2. 最大工作比 40% (晶体管关闭和打开的时间比率 ) 3. 工作频率 75kHz 4. 温度等级: class B 二。基本的设计步骤 1. 变压器尺寸 Ae*Ap=PB*102/2f*B*j*K Ae- 有效截面积 Ap- 磁芯绕线面积 PB - 输出功率 f - 工作频率 B - 有效饱和磁通 j - 电流密度 - 变压器效率 K - 骨架绕线系数 Ae*Ap=2(5.0+0.7)*102/2*75*103*0.17*2.5*0.8*0.2 Ae*Ap= 0.112(cm4),2010.5.12 R&D,根据磁芯数据,我们可以选择EE2219磁芯 (东磁); 它的 Ae*Ap 值是 0.408*0.397=0.162(cm4) 2. 初级临界电感 LMIN=UP2*2*T*10-6/2P0（H） LMIN- 初级临界电感 UP - 初级最大电压 - 工作比 T - 周期 P0 - 变压器输入功率 LMIN=115*115*0.4*0.4*13.33*10-6/2*(5+0.7)*2*1.2 LMIN= 1.0(mH) 备注 : 根据经验,计算实际输出功率等于1.2倍输出功率;,反 激 式 开 关 电 源 变 压 器 计 算 举 例,2010.5.12 R&D,3. 初级峰值电流 IP=2P0/UPMIN*MAX IP- 初级峰值电流 UPMIN- 初级最大电压 IP = 2*2*(5.0+0.7) *1.2/115*0.4 IP = 0.595(A) 4. 初级绕组圈数 NP=LP*IP*104/Ae*B NP- 初级绕组圈数 NP= 1.0*10-3 *0.595*104 /0.395*0.17 NP= 88 (Ts) 5. 次级绕组圈数 NS=NP*US*（1-MAX）/UPMIN*MAX NS- 次级绕组圈数 US- 次级最大电压 NS= 88*(5.0+0.7) *(1-0.4)/115*0.4,反 激 式 开 关 电 源 变 压 器 计 算 举 例,2010.5.12 R&D,NS= 7(Ts) 反馈绕组圈数 Nf= 15(Ts) 6. 线径 d=1.13* (I/j)1/2 d- 线径 Ieff- 有效工作电流 Ieff= Ip* (/3)1/2 =0.595*(0.4 /3)1/2 =0.217(A) dp= 1.13*0.233 (j=4) dp= 0.26 (mm) 反馈绕组线径 d f= 0.21(mm) 次级使用绞线 , d=1.13* (I/j)1/2 =1.13*(2 /4)1/2 =0.8(mm) din=d/n1/2 din- 2UEW 线径 n - 绞线股数 ds= 0.55*2(mm),反 激