反激式開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(寶典)

反激式開關(guān)電源變壓器的設(shè)計D，最大峰值電流，設(shè)計反激式變壓器，就是要讓反激式開關(guān)電源工作在一個合理的工作點上。這樣可以讓其的發(fā)熱盡量小，對器件的磨損也盡量小。同樣的芯片，同樣的磁芯下降，下面我系統(tǒng)的說一下我設(shè)計變壓器的方法。點就是最低的溝通輸入電壓85V到265V，5V，2A100KHZ。VOR應(yīng)電壓，為了便于理解，我們從下面圖一所示的例子談起，漸漸的來。變，而線性的上升，有公式上升了的電流：I升=VS*Ton/L放電，電感電流又會下降，同樣要尊守上面的公式定律，此時有下降了的電流：Ｉ降=VOR*TOFF/L〔即放電電壓原邊電感電流會回到原來的值，不行能會變，所以，有：VS*TON/L=VOR*TOFF/L即上升了的等于下降了的，懂嗎？好懂吧!上式中可以用Ｄ來代替TON，用(１－Ｄ)來代替TOFF。移項可得：D=VOR/〔VOR+VS〕此即是最大占空比了。比方說我設(shè)計的這個變壓器，我選定感應(yīng)電壓為80V，VS為90V，D=80/〔80+90〕=0.47其次步,確定原邊電流波形的參數(shù)原邊電流波形有三個參數(shù),平均電流,有效值電流,峰值電流.,首先要知道原邊電流的波形,原邊電流的波形如以下圖所示。這是一個梯形波橫向表示時間,縱向表示電流大小,這個波形有三個值,一是平均值,二是有效值I,三是其峰值IP,平均值就是把這個波形的面積再除以其時間.如下面那一條橫線所示,首先要確定這個值，這個值是這樣算的，電流平均值：=PO/〔η*VS〕是平均值電流。下一步求電流峰值。為了求電流峰值我們還要設(shè)定一個參數(shù)，這個參數(shù)就是KRP，所謂KRP，就是指最大脈動電流M和峰值電流P的比值〔圖二所示P的取值范圍在0和1之間。這個值很重要。了KRP，現(xiàn)在要解方程了，都會解方程吧，這是初一的應(yīng)用題啊，我來解一下，這個S=*1S等于：S=IM*KRP*D/2+IM*〔1-KRP〕*D，所以有電流平均值等于上式，解出來峰值電流：IM=/[(1-0.5KRP〕*D]。10W0.8，則輸入的平均電流就是:=10/0.8*90=0.138A,KRP0.6，而最大值：IM=0.138/(1-0.5KRP).D=0.138/(1-0.5*0.6)*0.47=0.419A.下面球電流的有效值I,電流有效值和平均值是不一樣的,有效值的定義還記得嗎,就是說把這個電流加在一個電阻上,假設(shè)是其發(fā)熱和另處一個直流電流加在這個電阻上發(fā)熱效果一樣的話,那么這個電流的有效值就等于這個直流的電流值.所以這個電流的有效值不等于其平均值,一般比其平均值要大.而且同樣的平均值,可以對應(yīng)很多個有效值,假設(shè)是把KRP的值選得越大,有效值就會越大,有效值還和占空比D也有關(guān)系,總之.它這個電流波形的外形是息息相關(guān)的.我就直接給出有效值的電流公式,這個公式要用積分才能推得出來,我就不推了,只要大家區(qū)分開來有效值和平均值就可以了.I=IP如圖一所示電路,電流有效值：I=0.419=0.20A.所以對應(yīng)于一樣的功率,也就是有一樣的輸入電流時,其有效值和這些參數(shù)是有關(guān)的,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整參數(shù),使有效值最小,發(fā)熱也就最小,損耗小.這便優(yōu)化了設(shè)計.第三步,選定變壓器磁芯這個就是憑閱歷了,假設(shè)你不會選,就估一個,計算就行了,假設(shè)是不行,可以再換一個大一點的或是小一點的,不過有的資料上有如何依據(jù)功率去選磁芯的公式或是區(qū)線圖,大家不妨也可以參考一下.我一般是憑閱歷來的.第四步,計算變壓器的原邊匝數(shù)原邊使用的線徑.計算原邊匝數(shù)的時候,要選定一個磁芯的振幅B,即這個磁芯的磁感應(yīng)強度的變化區(qū)間,由于加上方波電壓后,這個磁感應(yīng)強度是變化的,正是由于變化,所以其才有了變壓的作用,NP=VS*TON/SJ*B這幾個參數(shù)分別是原邊匝數(shù),,最小輸入電壓,導(dǎo)通時間,磁芯的橫截面積和磁芯振幅,一般取B0.10.2之間,取得越小,變壓器的鐵損就越小,但相應(yīng)變壓器的體積會大些.這個公式來源于法拉第電磁感應(yīng)定律,這個定律是說,在一個鐵心中,當(dāng)磁通變化的時候,其會產(chǎn)生一個感應(yīng)電壓,這個感應(yīng)電壓=磁通的變化量/時間T再乘以匝數(shù)比,把磁通變化量換成磁感應(yīng)強度,.NP=90*4.7μS/32mm2*0.15==88.15,88匝。算了匝數(shù),再確定線徑。一般來說電流越大,導(dǎo)線越簡潔發(fā)熱,所需要的導(dǎo)線就越粗,,需要的線徑由電流有效值來確定,而不是平均值.上面已經(jīng)計算了有效值,0.25的線就可以了,0.25的線,0.049平方毫米,0.2安,4.08選定電流密度是4~10A/mm2.記住這一點很重要.另外，由于高頻電流有趨效應(yīng)，假設(shè)是電流很大,最好承受兩股或是兩股以上的線并繞,這樣效果更好.第五步,確定次級繞組的參數(shù)圈數(shù)和線徑記得原邊感應(yīng)電壓吧,這就是一個放電電壓,原邊就是以這個電壓放電給副邊的,看上邊的圖,5V,加上肖特基管的壓降,5.6V,80V的電壓放電,5.6V的電壓放電,那么匝數(shù)是多少呢,固然其遵守變壓器匝數(shù)和電壓成正比的規(guī)律啦.所以副邊匝數(shù):NS=NP*(UO+UF)/VOR,UF為肖特基管壓降.88*5.6/80,6.16,6匝.要算副邊的線徑,首先要算出副邊的有效值電流啦,副邊電流的波形會畫嗎,我畫給大家看一下吧,1-D,D,剛好和原邊相反,KRP下知道了這個波形的有效值是怎么算的了吧？哦,再提示一句,這個峰值電流就是原邊峰值電流乘以其匝數(shù)比,要比原邊峰值電流大數(shù)倍哦.第六，步確定反響繞組的參數(shù)反響是反激的電壓,其電壓是取自輸出級的,所以反響電壓是穩(wěn)定的,TOP5.7到9V,繞上7匝,6V多,這就可以了,記得,反響電壓是反激的,其匝數(shù)比要和幅邊對應(yīng),懂什么意思嗎,至于線,由于流過其的電流很小,所以就用繞原邊的線繞就可以了,無嚴(yán)格的要求.第七步,確定電感量I升=VS*TON/L.由于你已經(jīng)從上面畫出了原邊電流的波形,這個I升=IM*KRP,所以:L=VS.TON/(IM*KRP)知道了嗎,從今就確定了原邊電感的值.第八步,驗證設(shè)計即驗證一下最大磁感應(yīng)強度是不是超過了磁芯的允許值,有BMAX=L*IP/SJ*NP.這個五個參數(shù)分別表示磁通最大值,原邊電感量,峰值電流,,這個公式是從電感量L的概念公式推過來的,由于L=磁鏈/流過電感線圈的電流,磁鏈等于磁通乘以其匝數(shù),而磁通就是磁感應(yīng)強度乘以其截面積,分別代入到上面,即當(dāng)原邊線圈流過峰值電流時,此時磁芯到達最大磁感應(yīng)強度,這個磁感應(yīng)強度就用以上公式計算.BMAX的值一般一要超過0.3T,假設(shè)是好的磁芯,可以大一些,假設(shè)是超過了這個值,就可以增加原邊匝數(shù),或是換大的磁芯來調(diào).總結(jié)一下:設(shè)計高頻變壓器,有幾個參數(shù)要自己設(shè)定,這幾個參數(shù)就打算了開關(guān)電源的工作方式,第一是D,這個占空比是由你自己設(shè)定的感應(yīng)電壓VOR來確定的,再就是設(shè)定原邊電流的波形,確定KRP的值,設(shè)計變壓器時,還要設(shè)定其磁芯振幅B,這又是一個設(shè)定,全部這些設(shè)定,就讓這個開關(guān)電源工作在你設(shè)定的方式之下了.要不斷的調(diào)整,工作在一個對你來說最好的狀態(tài)之下,這就是高頻變壓器的設(shè)計任務(wù).總結(jié)以下公式D=VOR/(VOR+VS) (1)=PO/〔η*VS〕 (2)IM=/[(1-0.5KRP〕*D] (3)I=IM(4)NP=VS*TON/SJ*B (5)NS=NP*(UO+UF)/VOR (6)L=VS.TON/(IM*KRP) (7)BMAX=L*IP/SJ*NP (8)下面是論壇問答：七年之癢：次級電壓計算公式錯誤,單端反激變壓器要滿足磁通復(fù)為原則,初次級電壓比不能完全等于匝數(shù)比,還必需加一個導(dǎo)通時間和截止時間之比.NP/NS=UP*D/US*(1-D),你沒看清楚,我說的初次級匝數(shù)比,不是等于輸入電壓和輸出電壓比,而是等于原邊感應(yīng)電壓和輸出電壓之比,原邊感應(yīng)電壓VOR即是開關(guān)管關(guān)斷的時候原邊電感的放電電壓,VOR=VP*D/(1-D),代入進去不就行了,和你那個一樣,只是你那樣理解下來,不好說明其本質(zhì)哦,只是一個公式而已.VOR80V,60V,90V135V,有何依據(jù)?唐天逸：VOR是自己選定的嗎,這個值是電源一個格外重要的值啊,這個值選得大,剛占空比就大,選得小,占空比就小嗎,這就看你自己想選多少了,所以VOR值不能夠隨便設(shè)定,應(yīng)當(dāng)依據(jù)工作電壓的范圍來確定.工作電壓范圍寬,變壓器在最低電壓輸入時為保證輸出電壓滿足工作的要求,到達足夠的輸出功率.要求的占空比就高,VOR的取值就大.反之,工作電壓范圍小,要求的占空比小,VOR可取小值.100--120VVOR60V,85--265VVOR135V唐天逸：對,VOR的值,打算了很多東西,不光是工作電壓,還與有效值電流,即和損髦也有關(guān)系,具體調(diào)試電路時,可能由于別的問題,VOR的值,以滿足條件.七年之癢：好象很多地方都說到了反激的占空比最好不要超過50%,VOR取135V時,低50%了.所以請問您一下,您為什么要這么選擇?還有就是為什么占空比最好不要超過50%?麻煩您幫助答復(fù)一下!!唐天逸：TOPIC,其占空比超過百分之五十是問題不大的,VIPER,384X,等這些是電流型掌握的,由于電流型掌握的有一個斜坡補償,當(dāng)占空比超過百分之五十的時候,斜坡補償會有很大難度,產(chǎn)生振蕩,所以是否超過百分之五十要看其掌握的方式七年之癢：副邊二極管截止,原邊mos還沒有導(dǎo)通的這段時間那來的vor?,兄臺莫誤會了,我所說的都是在這個工作點上計算的,這個工作點固然應(yīng)當(dāng)一般是連續(xù)的工作模式，所謂的原邊感應(yīng)電壓VOR,就是指的原邊的放電電壓.原邊其實就是相當(dāng)于一個電感,在開關(guān)管開通的時候,原邊被加上直流高壓VS,電感電流線性的上升,開關(guān)管關(guān)斷的時候,電感放電,這時個電感電流會下降,電感是以什么樣的電壓在放電呢,就是以這個VOR的值在放電,假設(shè)是VOR大,則放電就快,電感電流下降的波形就比較陡,小的話,就慢,下降的就平緩.VOR就是開關(guān)管關(guān)斷的時候原邊電感的放電電壓,這個電壓感應(yīng)到副邊,就形是輸出電壓,這個輸出電壓是被后面的穩(wěn)壓管穩(wěn)住的,所以VOR也是被穩(wěn)住的.你說的是什么意思,我不太明白,是不是說在不完全模式下呢,我所描述的都是在完全模式下的,由于在這個最苛刻的工作點下,是不能不完全工作模式的,所以這個問題似乎沒必要.假設(shè)是副邊二極管截止了,原邊MOS還沒有導(dǎo)通,那么就不會有VOR,由于這時候能量都放完了,磁芯也已經(jīng)復(fù)位了,固然不會VOR了七年之癢：你分析的過程是不對頭的.“VOR就是開關(guān)管關(guān)斷的時候原邊電感的放電電壓,這個電壓感應(yīng)到副邊,就形是輸出電壓,這個輸出電壓是被后面的穩(wěn)壓管穩(wěn)住的,所以VOR也是被穩(wěn)住的”.這分析是錯誤的!原邊開關(guān)管導(dǎo)通變壓器儲能,是磁場的能量!開關(guān)管截至,原邊繞組就沒有電流流過,怎么感應(yīng)到次邊,能量是磁場傳遞的,沒有電流哪來的磁場!此時,變壓器次邊繞組正向感應(yīng)電壓使整流管導(dǎo)通,對負載放電.由于次邊繞組有電流流過,在原邊相反方向,形成電壓Vor,此為反激電壓.反激電壓和原邊漏感形成的電壓尖峰包括直流電壓疊加在開關(guān)關(guān)上.Vor感應(yīng),而應(yīng)是次邊導(dǎo)通感應(yīng)到原邊的!!唐天逸：所謂連續(xù)和不連續(xù)是以電感的電流來說的,其實開關(guān)電源的心臟是電感器,連續(xù)模式就是指原邊電感在下一個周期開頭儲能的時候,其此時還有電流,不連續(xù)模式是指電感在下一個周期開頭的時候,此時電流已經(jīng)放完,要重開頭儲能了,其實不連續(xù)模式還好計算一些七年之癢：請教tangtianyi老兄:“反響是反激的電壓,其電壓是取自輸出級的,所以反響電壓是穩(wěn)定的,TOP5.79V,7匝,6V多,這就可以了,記得,反響電壓是反激的,”但我手上有幾款RCCUC384x系列的他激式反激電路的反響電壓有的是取反激型的(在開關(guān)管關(guān)斷時期輸出光耦的工作電壓,與輸出電壓是同步的);而有的反響電壓是取的正激型的(即在開關(guān)管導(dǎo)通時期輸出光耦的工作電壓).請問反響電壓這二種取電壓的方式用什么規(guī)律,在取正激時的反響電壓該如何計算?,反激的電壓是在開關(guān)管關(guān)斷時取得的,是由輸出級取得的,其電壓和輸出電壓成正比,所以其匝數(shù)和副邊要有肯定的比.正激的電壓是由輸入電壓VS取得的,要正激取電壓,固然就要和原邊匝數(shù)呈現(xiàn)肯定的比例.但一般來說反響應(yīng)反激,由于假設(shè)是正激,在寬范圍輸入條件下,反響電壓會隨輸入電壓的變化而變化,對光耦和IC的工作都不利,電源電壓我認為最好反激取,避開正激取,VIPER有用正激取的,但這樣的話,357V的直流電壓時,反響電壓V,此時間耦,817,可能會被高壓擊穿.七年之癢：VOR電壓的實質(zhì)到底是什么大家爭論清楚沒有?這個問題很重要的,否則就設(shè)計不RCC的...唐天逸：VOR書上說這叫原邊感應(yīng)電壓,即是指副邊以肯定電壓放電時,這個放電電壓折算到原邊的值,也可以理解為原邊的放電電壓,假設(shè)是以原邊為爭論對象,那么原邊在開關(guān)管開通的時候,輸入電壓加在原邊上,電感電流線性上升,開關(guān)管關(guān)斷的時候,那么,原邊以一個反向電壓放電,這個反向電壓感應(yīng)到次級,就是輸出電壓.假設(shè)你把示波器夾在原邊繞組兩端,就可以看到輸入電壓和原邊感應(yīng)電壓的波形,均是方波七年之癢R電壓不能等同于次級的反響電,沒有次級繞組S管上也有反激電壓產(chǎn)生電感電流不突變是指在路狀況下,電感電流也會有突變的可能,但能量是守恒的,所以,反激變壓器愿邊反激電壓的凹凸是由初級電感的等效負載打算的,不完全是電壓比的關(guān)系．算一電源5V2Af=100Kn=80%Krp=0.6和你實例一樣,只是將其改為固定輸入,即Vmin=240V則Vor=135V D=135/(135+240)=0.36Iave=Po/(Vmin*n)=(5*2)/(240*80%)=0.052083Ir=Iave/<(1-0.5Krp)*D>=0.20667I有效值=0.08928Np=180TNo=7TL=(Vmin*Ton)/(Ir*Krp)=(240*3.6)/(0.20667*0.6)=6967.6uHB=0.251:I有效值可以不用算出來嗎?2:電感量這么大,可以嗎?唐天逸I的有效值是用來算線徑一般來說是一個或許罷其實不算也一般取I的效值是其平均值的一點五倍即可,閱歷公式而已,固然是不準(zhǔn)的,只是一個或許罷了由于電感量的選取,是為了防止其磁飽和的,或是說用來儲存能量,選取一個電感量,目的就是要讓其工作在一個適當(dāng)?shù)拇磐▍^(qū)間上,而不能讓其磁飽和,只要不磁飽和,就沒有問題了,公式B=VS*TON/NP*AE,分別表示輸入最低電壓,一同期最長導(dǎo)通時間(對應(yīng)最大占空比),原邊匝數(shù),磁芯截面積,只要算出的B值不超過你所用磁芯材料最大的 B值,就可以正常工作。BM=L*IP/NP*AE,剛剛遺忘了,不留神寫錯了,那是確定匝數(shù)的公式,那個B值只是磁芯的振幅值,一般要比這個B值小,在不連續(xù)的模式下,這兩個B值才是一樣的七年之癢：另一電源 5V 7Af=40Kn=70%Krp=0.6 Vmin=240V 則Vor=135V D=135/(135+240)=0.36Iave=Po/(Vmin*n)=0.20833Ir=Iave/<(1-0.5Krp)*D>=0.82669I有效值=0.35713Np=100T(E-43型磁芯Sj=1.44)No=4TL=(Vmin*Ton)/(Ir*Krp)=4355uHB=0.25L同樣也大,是否可用?感謝!,由于你的原邊匝數(shù)多,電感是是和原邊的二次方成正比的,而且你這個磁芯截面積又大,不用擔(dān)憂磁飽和,記住,在不發(fā)生磁飽和的狀況下,一般來說,電感量可以盡量選大一些,這樣對應(yīng)于同樣的平均值,就會有個比較小的有效值,減小發(fā)熱,提高效率.再說一點,電感量的選取固然是大一些好,但是其是受到了最大磁通密度的限制,只要不超過磁芯最大磁通密度,一般說來,應(yīng)當(dāng)是沒有問題的,這是我的觀點.七年之癢：電感量的選取固然是大一些好,但是其是受到了最大磁通密度的限制,只要不超過磁芯最大磁通密度怎么樣才算超過了呢?唐天逸：一般不要超過零點三特吧,好的磁芯可以適當(dāng)增大一些,理論上是這樣七年之癢：/*峰值電流*KRP*D+峰值電流*(1-KRP)*D,所以有電流平均值等于上式,解出來峰值電流=電流平均值/(1-0.5KRP)*D*/峰值電流*KRP*D+峰值電流*(1-KRP)*D這個合并后=峰值電流*D,KRP有什么用,這里看不懂啊,假設(shè)你理解不了的話,就直接記住就可以了,不這還是理解了的好.KRP是指脈動電流和峰值電流的比值,KRP取的越小,電流脈動就越小,這樣電流有效值就越小,但這就要求電感量大,磁芯就簡潔飽和,KRP值越大,電感量可以取得小,磁芯就不簡潔飽和,但此時峰值電流變大,有效值電流也變大,損耗增加,怎么樣都不能走極端,要取一個最合理的工作點才行七年之癢：算了一下,終究弄明白了,你這個式子:峰值電流*KRP*D+峰值電流*(1-KRP)*D可能有筆誤,少了個除2,你是將梯形分成三角形和矩形來計算面積的,所以三角形局部應(yīng)當(dāng)有2,這個式子應(yīng)當(dāng)是:峰值電流*KRP*D/2+峰值電流*(1-KRP)*D其實直接用梯形的面積公式:(上底+下底)*高/2更直接平均值=(1-KRP+1)*峰值電流*D/2=Ip*(1-0.5KRP)*D,沒推出來,就照別人的用了,信任不會有錯就行了,只人你理解了有效值和平均值的區(qū)分,就行,記住有效值表示的意義,及有效值的定義就行了,公式照著,會應(yīng)用就可以七年之癢：好象很多地方都說到了反激的占空比最好不要超過50%,VOR135V時,低壓輸入的時候占空比就會超過50%了.所以請問您一下,您為什么要這么選擇?還有就是為什50%?麻煩您幫助答復(fù)一下!!,TOP0.5問題不大,VIPER,3842,等,就不應(yīng)大于百分之五十,由于前者是電壓型掌握,而后者是電流型掌握的,電流型掌握有一個斜坡補償?shù)膯栴},超過百分之五十的話,斜坡補償就有很大難度,故一般電流型掌握的不要超過百分之五十,但我個人認為還是都不要超過百分之五十為好七年之癢：有個錯誤需要訂正一下,IP表示.IM表示,兩者是一回事,IM唐天逸：七年之癢：唐兄:你好,我認真拜讀了你的這篇文章,寫的不錯,但好象有個地方有點問題,那就是“這個波形一個周期的面積等于電流平均值 *1,這個波形的面積等于,峰值電流*KRP*D+*(1-KRP)*D,所以有電流平均值等于上式,解出來峰值電流=電流平均值/(1-0.5KRP)*D.“,此處的這個面積應(yīng)當(dāng)是“(峰值電流*KRP*D)/2+峰值電流*(1-KRP)*D“吧唐天逸：你好!關(guān)于負載開路會損壞開關(guān)管的解釋我分析是這樣:假設(shè)電路工作在電流不連續(xù)狀態(tài)時(RCC)TONTOFF其間經(jīng)副邊由負載全部釋放,這時候的輸出電壓將和負載有關(guān)(由Pin=Pout可知Vo=Vi*Ton*根號下RL/2LT),所以工作于電流不連續(xù)狀態(tài)時的電源必需加有電壓和電流兩個掌握環(huán),否則會因開路使副邊的能量得不到釋放而反激于原邊疊加到開關(guān)管上使它擊穿(疑點:沒有負載副邊就不會有電流,沒有電流怎么會形成反激電壓感應(yīng)到原邊?這個開關(guān)管損壞是不是由于沒有負載消耗能量而使磁通無法復(fù)位造成磁芯飽和使電流增大造成的).假設(shè)電路工作在電流連續(xù)狀態(tài)時,TONTOFF其間經(jīng)副邊由負載只能釋放一局部,這時候依據(jù)磁通復(fù)位的原則,輸出電壓將和匝數(shù)比,占空比有關(guān).所以很多用TOP來設(shè)計的電源都用CCM的模式計算,假設(shè)不考慮要使輸出電壓穩(wěn)定,那么是否可以不加電壓和電流兩個掌握環(huán)也能使開關(guān)電源正常工作.請問各位師傅我上面的分析是對的嗎?當(dāng)拿到一個設(shè)計時我們應(yīng)用什么樣的電流模式來設(shè)計參數(shù)?七年之癢：我用我的學(xué)問答復(fù)一下你的問題吧!僅供你參考你說的斷開穩(wěn)下局部應(yīng)當(dāng)指的是斷開817吧!斷開之后反響沒有了,你給輸出端加負載的話輸出電壓沒法穩(wěn)住始終在上升,到達肯定功率之后又怎么可能不損壞呢!副邊能量能不能得到釋放和空不空載有什么關(guān)系?副邊的能量通過2極管整流,再通過電容電感濾波最終輸出,UF確定夠存儲你副邊輸出的那點能量看了后,有幾個小