開關電源變壓器設計介紹

開關電源變壓器設計介紹第一頁，共十二頁，2022年，8月28日開關電源電路圖2010.5.12R&D第二頁，共十二頁，2022年，8月28日

開關變壓器工作原理電路

(例反激式轉換器)1.反激式開關電源電路（第一頁）2.開關變壓器功能

a.磁能轉換（能量儲存）b.絕緣

c.電壓轉換

3.工作流程

a.根據PWM(脈寬調制法)控制,當晶體管（例功率

MOSFET）打開時電流流過變壓器初級繞組,這時變壓器儲存能量（在磁心GAP）

,與此同時,因為初級繞組和次級繞組極性不同

,整流二極管斷開時電流流過次級繞組;b.因為次級繞組極性是不同于初級繞組,當晶體管關閉（例功率MOSFET）時存儲的能量將被釋放（從磁心GAP）.同時整流管也打開.所以，電流將流過開關電源變壓器的次級繞組;2010.5.12R&D第三頁，共十二頁，2022年，8月28日2010.5.12R&D開關變壓器工作原理電路

(例反激式轉換器)c.

反饋繞組提供PWM工作電壓（控制）,所以反饋繞組的圈數(shù)是依照PWM的工作電壓來計算

;例如

,UC3842B（PWM）工作電壓是10-16Vdc,你必須是依照這個電壓計算反饋圈數(shù)

,否則UC3842B（PWM）將不能正常工作!一般,UC3842B（PWM）損壞時，反饋電壓是超過30Vdc.

4.主要參數(shù)對整個路的影響

a.電感:如果初級電感太低

,變壓器將儲存的能量少，使輸出電壓不連續(xù);如果次級電感也低

,變壓器的能量將不能完全釋放

,所以，輸出電壓將是非常低;這時PWM將不能正常工作.此時反饋繞組的電感也是過低或過高,第四頁，共十二頁，2022年，8月28日2010.5.12R&D開關變壓器工作原理電路

(例反激式轉換器)b.漏電感:如果漏電感太高,它將產生一個高的尖峰電壓在初級繞組.它是非常的危險

.因為高的尖峰電壓可以損壞晶體管

!另一方面,漏電感將影響開關電源變壓器對電磁干擾的測試,它對整個電流將產生更多的噪音;所以開關變壓器要求低漏電感.c.絕緣強度:因為初級地是不同次級地;它有一個高電壓在初級與次級之間,所以，它有很好的絕緣!第五頁，共十二頁，2022年，8月28日2010.5.12R&D反激式開關電源變壓器計算

舉例

一。基本設計條件

1.輸入85-264Vac/輸出5Vdc2A2.最大工作比40%(晶體管關閉和打開的時間比率

)3.工作頻率75kHz4.溫度等級:classB二。基本的設計步驟

1.

變壓器尺寸

Ae*Ap=PB*102/2f*B*j*?*KAe----有效截面積

Ap----磁芯繞線面積

PB----輸出功率

f-----工作頻率

B-----有效飽和磁通

j-----電流密度

?-----變壓器效率

K-----骨架繞線系數(shù)

Ae*Ap=2(5.0+0.7)*102/2*75*103*0.17*2.5*0.8*0.2Ae*Ap=0.112(cm4)第六頁，共十二頁，2022年，8月28日2010.5.12R&D

根據磁芯數(shù)據,我們可以選擇EE2219磁芯

(東磁);它的Ae*Ap值是0.408*0.397=0.162(cm4)2.初級臨界電感

LMIN=UP2*α2*T*10-6/2P0（H）

LMIN-----初級臨界電感

UP-----初級最大電壓

α-----工作比

T-----周期

P0-----變壓器輸入功率

LMIN=115*115*0.4*0.4*13.33*10-6/2*(5+0.7)*2*1.2LMIN=1.0(mH)備注

:根據經驗,計算實際輸出功率等于1.2倍輸出功率;反激式開關電源變壓器計算

舉例

第七頁，共十二頁，2022年，8月28日2010.5.12R&D3.初級峰值電流

IP=2P0/UPMIN*αMAXIP-----初級峰值電流

UPMIN-----初級最大電壓

IP=2*2*(5.0+0.7)*1.2/115*0.4

IP=0.595(A)4.初級繞組圈數(shù)

NP=LP*IP*104/Ae*BNP-----初級繞組圈數(shù)

NP=1.0*10-3*0.595*104/0.395*0.17NP=88(Ts)5.次級繞組圈數(shù)

NS=NP*US*（1-αMAX）/UPMIN*αMAXNS-----次級繞組圈數(shù)

US-----次級最大電壓

NS=88*(5.0+0.7)*(1-0.4)/115*0.4反激式開關電源變壓器計算

舉例

第八頁，共十二頁，2022年，8月28日2010.5.12R&D

NS=7(Ts)反饋繞組圈數(shù)

Nf=15(Ts)6.線徑

d=1.13*(I/j)1/2d-----線徑

Ieff-----有效工作電流

Ieff=Ip*(α/3)1/2=0.595*(0.4/3)1/2=0.217(A)dp=1.13*0.233(j=4)dp=0.26(mm)反饋繞組線徑

df=0.21(mm)次級使用絞線

,d=1.13*(I/j)1/2=1.13*(2/4)1/2=0.8(mm)din=d/n1/2din-----2UEW線徑

n-----絞線股數(shù)

ds=0.55*2(mm)反激式開關電源變壓器計算

舉例