整理開關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)

1、開關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)（草稿）開關(guān)變壓器是將DC電壓，通過自激勵(lì)震蕩或者IC它激勵(lì)間歇震蕩形成高頻方波，通過變壓器耦合到次級(jí)，整流后達(dá)到各種所需DC電壓.變壓器在電路中電磁感應(yīng)的耦合作用，達(dá)到初.次級(jí)絕緣隔離，輸出實(shí)現(xiàn)各種高頻電壓.目的：減小變壓器體積，降低成本，使設(shè)備小形化，節(jié)約能源，提高穩(wěn)壓精度.N工頻變壓器與高頻變壓器的比較：E=4.4fNAeBm效率：功率因素：穩(wěn)壓精度：適配.控制性能：體積.重量工頻f=50HZ4=60-80%Cos巾=0.60.7AU%=1%差大局頻E=4.0fNAeBmf=50KHZfNAeBm(P2/P2+Pm+PC)(系統(tǒng)100W供電142W)(U20-U2/U2

2、0*100)4>90%(P2/P2+Pm)，Cos巾>0.90(系統(tǒng)100W供電iiiw)AU<0.2%好小spsIW卸甯源方框圈AC（典形雷路）一.隔離方式:二.激勵(lì)方式:三.反饋方式:四.控制方式:(TV&TVM11)(F+&IC)(F-&IC)(T&Ton)開關(guān)變壓器主要工作方式有隔離；非隔離自激勵(lì)；它激勵(lì)自反饋；它反饋PWM:PFM五.常用電路形式:FLYBACK&FORWARD.隔離方式：有隔離:P-S不共用地非隔離:P-S共用地，俗耦熟底板.激勵(lì)方式:它激勘：用集成IC它激歇震藻自激勘：用建屋器F+自激勘震藻S2=5V單端反

3、激勵(lì)（Flyback）靜態(tài)測試參數(shù):RDC.L.LK.LDC.TR.IR.HI-POT.IVo-p.Cp.乙動(dòng)態(tài)測試參數(shù)：Q.Vi.Io.Vo.TaU.FDmax材料選擇參數(shù)Core：P.Pc.Ui.Al.Ae.BsWIRE:Imax.HI-POTBOBBIN:UL94V-O.(PBT.PHENOLIC.NYLON)TAPE:8h.HI-POT制程設(shè)置要求Pn(SOL.SPC).PNPN.PKPN.SN(SOL.SPC).n.Mtape:s&wTAPE:s&w.Vc三.反饋方式:自反H:用燮屋器F-同步于主巾俞著湖整理Ton謔到輸出穩(wěn)定.它反H:用集成IC接受巾俞出光H耦合信虢

4、，湖整Ton逑到輸出穩(wěn)定P=300V220V*V2-VDF-=12V取檬S3=16V*S1=82VS4=+12V四.控制方式：PWM:脈沖寬度調(diào)制|Toq可HK*1JUWIPFM脈沖頻率調(diào)制Ton恒定JULTULIIIIIIT可建JU單端正激勵(lì)FORWARD五.常用電路形式:單端反激勵(lì)FLYBACKTrVo控制雷路Toff開關(guān)變壓器主要設(shè)計(jì)參數(shù)靜態(tài)測試參數(shù):動(dòng)態(tài)測試參數(shù):Rdc.L.Lk.Ldc.TR.IR.HI-POT.IVo-p.Cp.Z.Q.材料選擇參數(shù)Vi.Io.Vo.TaU.FDmaxCORE:P.Pc.Ui.Al.Ae.BsWIRE:c.Imax.HI-POT.BOBBIN:UL9

5、4V-O.(PBT.PHENOLIC.NYLON)TAPE:C8h.HI-POT制程設(shè)置要求健遮磁能增加111Ui:初始醇磁率Bs:鮑和磁通（束）密度Br:殘留磁通（束）密度Hs:鮑和磁埸弓金度Hc:保磁力0ss力）加GAP曲Br下降,BB增加健遮能力增大.單端反激勵(lì)FLYBACK調(diào)節(jié)TON使能量守恒定1/2*Lp*Ipk2=1/2*Ls*Isk2K端反激J®(Flyback)Bmr單端反激勵(lì)（Flyback）波形分為：臨界狀態(tài)，非連續(xù)狀態(tài)，連續(xù)狀態(tài)（常用狀態(tài)）.二毅公式Po=1/2LIpk2*f(4)Vimin=|pk*Lp/TonPo/ViminIpk=2P。/DmaxVimin

6、(Po=VoIo)Vimin*Ton=Ipk*LpLp=Vimin*Dmax/Ipk*fNp=Lp*Ipk/Ae*ABNp=AB*Ig/0.4tt*Ipk4Ig=0.4冗LpIpk2/Ae*AB2Vo+VD=Vimin*(Dmax/1-Dmax)*Ns/NpNs=(VO+VD)*(1-Dmax)*Np/Vimin*DmaxCore=g/w(f=20kHzREF)K=Vimax/ViminDmin=Dmax/(1-Dmax)K+Dmax單端反激勵(lì)（Flyback）設(shè)計(jì)例題一條件：Vi=170V270V,f=30KhzVo=5V,Io=20A,Dmax=0.45(設(shè)計(jì)取值)設(shè)計(jì)：1) Vimin=

7、170*1.4-20=218V,Vimax=270*1.420=358VVimin=170*，2-(Vd.AU)Vimax=270*V2-(Vd.AU)Vimin=/(Viacmin)2-2Po(1/2fL-tc)2) Ipk=2*5*20/218*0.45=2.04AqCINIpk=2Po/DmaxVimin(Po=VoIo)Po=1/2LIpk2*f(4)3) Lp=218*0.45/2.04*30000=1.6mHLp=Vimin*Dmax/Ipk*f4) K=358/218=1.64K=Vimax/Vimin5) Dmin=0.45/(1-0.45)*1.64+0.45=0.332Dm

8、in=Dmax/(1-Dmax)K+Dmax6) CORE查表100W選擇EER42/15Ae=183mm2(1.83cm2)Bs=390mT(3900Gs)Core=g/w(f=20kHzREF)7) WIRE查表或S=，I/3=，20/3=2.58mm選"銅箔"為佳.P="2.04/3=0.82,選0.60X2r2*兀(2.58/2)2*3.14=5.225選擇19#,=0.98*7(0.98/2)2*3.14*7=5.277(4Pin并繞)8) Ig=(0.4*3.14*1.6*10-3*2.042/1.83*19502)*108=0.12cmIg=0.4冗

9、LpIpk2/Ae*AB29) Np=1950*0.12/0.4*3.14*2.04=91.32T.Np=(0.0016*2.04/1.83*1950)*108=91.46TNp=AB*Ig/0.4兀*IpkNp=Lp*Ipk/Ae*AB10) Ns=(5+1)*(1-0.45)*91/218*0.45=3.06T11)P=1/2*1.6*2.042*30=96WNs=(VO+VD)*(1-Dmax)*Np/Vimin*DmaxP=1/2LI2*f另一種AP法，lfr算參數(shù)查找麻煩罩端正激勵(lì)(Forward)，百十公式：單端正激勵(lì)(FORWARD)設(shè)計(jì)例題一已知條件：輸入電壓.Vi=48V(3

10、660V),額定輸出電壓.電流.Vo=5.0V.Io=11A額定輸出功率55W.最大輸出功率65Wf=470kHz(450-500kHz)6max=0.424=82設(shè)計(jì)步驟：選才¥PC503F3.N49等材質(zhì)2選PC50.EPC25.Ae:46.4mm.Le:59.2mm.Bs：3800GS1):Ipk=Ic=2POUT/Vinmin=2*65/36=3.6A2):Np=Vinmax*1C8/(4FBmax*Ae)取Bmax=2000G=60*108/(4*450K*2000G*0.464)=4TS,調(diào)整為6TS3):Ns=Np*(Vo+Vd)/(Vi*max)=4*(5.5+1)/

11、(36*0.42)=1.7TS調(diào)整為2TS4):反饋繞組.N=Np*(15+1)/(36*0.42)=6*16/(36*0.42)=6TS5):選擇繞組線徑Np:O0.1*120CNs:O0.1*200CN:0.256):由于為安全電壓.故不須包MARGINTAPE.單端正激勵(lì)（FORWARD）設(shè)計(jì)例題二已知條件：輸入電壓Vi=100V(85V135V),額定輸出電壓.電流.Vo=5.0V(4.5-5.5).Io=20Af=200kHz6max=0.42設(shè)計(jì)步驟：選才¥PC40.TP存材質(zhì)2選TP4.EE28CAe:87.4mm.Bs:3800G取Bmax=2000G1):T=1/f

12、o=1/200K=5us2):Tonmax=T*Dmax=5*0.42=2.1us3):V2min=(Vo+VL+VF)*T/Tonmax=(5.5+0.2+0.5)*5/2.1=14.8V4):n=V2min/V1min=14.8/100=0.1485):N2=(V2min*Tonmax/Bs*Ae)*1d=(14.8*2.1/2000*87.4)*10=1.83晨2T6):N1=N2/n=2/0.148=13.5k14TTonmax=(Vo+VL+VF)*T/V2min=2.09Dmax=Tonmax/T=2.09/5=0.4隹0.42優(yōu)化設(shè)計(jì)舉例1）繞線空間設(shè)計(jì)：變壓器繞線空間設(shè)計(jì)得好，

13、使其耦合傳遞最佳，發(fā)揮功率更佳，干擾更小，要求電流較大，漏感較小.P&S均可采用分層繞法.(31-20.35X77-90.35X92-30.35X725T1-2021X10X225T5T7-9035X95T25T2-30.21X10X2_25T減小繞線高度，對理線較合理.(1)例二，EI22DVD輔助變壓器1-X0.308T6-86-9X-20.308T(3)1-20.2516T6-86-9(1(D(3)例一，ETD44AV音響主功率變壓器1-2增強(qiáng)耦合性能，采用并聯(lián)繞線，合理安排接線工藝，減小漏感.(2) >0.25(3)16T例三，3-417-154-214-132-1EER

14、28DVD主功率變壓器0.4025T0.40X24T0.4025T0.4025T3-40.4025T17-150.40X54T4-20.4025T14-132-10.4025T加大耦合，減小漏感，提高負(fù)載能力.17-150.40X24T2)余色空twig言十隨著變壓器的小形化，可以根據(jù)爬電距離來實(shí)現(xiàn)安全性能要求，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的目的，主要滿足用戶要求，符合安全性能規(guī)定.1 .干燥空氣爬電耐壓距離：經(jīng)驗(yàn)距離為1mm/1000V.2 .TAPE(0.025/0.065)PS三層規(guī)定：1層>4000V延伸變形后1500V.3 .S線圈S線圈之間爬電耐壓距離：>1500V>1.5mm.4

15、.邊緣膠帶margintape爬電耐壓距離：邊緣安膠W=3mm可根據(jù)Vi電壓W1.5-2.mm.5 .采用TEXE線解決耐壓距離：三重絕緣線層>6000V延伸變形后耐壓下降6.膠帶絕緣層解決耐壓距離：7.規(guī)格耐壓條件(3.0KV/60'2mA)8.層間耐壓要求：空氣爬雷耐懿測就膠帶村墊SOL一層SPC二層，反貼膠帶等.制程條件UL3.0KV*1.2倍/2'2mA層間耐壓測試要求，與AN有關(guān).月蓼帶耐屋測ISCS2670耐屋倭CS2670耐屋倭3）開關(guān)變壓器的參數(shù)分析一，漏感Lk:常|信在管連到高速IW鼬寺，（截止）由于蜘量器的Lk存在，11管雨端就生浪涌重屋.整機(jī)中可以采

16、用（Jlftt位重路）來控制.二,分布甯容Cp：1TIW在管（醇通）由于IW在寄生ft容及建屋器Cp生浪涌ft流，流向IW在jg生很大噪瞥.整機(jī)中可以采用（ft流限制ft路）來控制.三，集唐效鷹：圈中流謾高JigfS流畤在IW在iig率敕高，18流只在的表皮流謾，耦懸集唐效鷹,高速IW在下磁力引起淌流，抵消中心18流,形成空心厚體.穿透深度A=6.61/，f（mm）高>100KHZ,鏘®不超謾穿透深度A的雨倍懸好.例.A=0090.09*2=0.18逗用0100.171 .關(guān)于集膚效應(yīng)可選用多股線（滿足b>aa=f兀b=r，*xx=x股線）滿足高頻負(fù)載電流，降低變壓器溫升.2 .關(guān)于Lk與Cp是一對矛盾,一般要求變壓器平衡Lk與Cp參數(shù)，Lk不要追求愈小愈好