单极性开关电源变压器的计算
设计前应确定下列基本条件:电路形式,工作频率,变换器输入最高和最低电压,输出电压电流,开关管最大导通时间,对漏感及分布电容的要求,工作环境条件等。
(1)单端反激式计算
1)变压器输入输出电压
一次绕组输入电压幅值up1=ui-△u1
式中:ui——变换器输入直流电压(v)
△u1——开关管及线路压降(v)
二次绕组输出电压幅值up2=u02+△u2
……
upi=u0i+△ui
式中:u02…u0i——直流输出电压(v)
△u2…△ui——整流管及线路压降(v)
2)一次绕组电感临界值(h)
式中:n——变压器匝数比n=tonup1/toffup2
ton——额定输入电压时开关管导通时间
(μs)
toff——开关管截止时间(μs)
t——开关电源工作周期(μs),t=1/f,f
:工作频率(hz)
po——变压器输出直流功率(w)
通常要求一次绕组实际电感lp1≥lmin
3)确定工作磁通密度
单端反激式变压器工作在单向脉冲状态,一般取饱和磁通密度值(bs)的一半,即脉冲磁通密度增量
△bm=bs/2(t)
4)计算磁心面积乘积
sp=392lp1ip1d12/△bm(cm4)
式中:ip1——一次绕组峰值电流
ip1=2po/up1mindmax(a)
式中:up1min——变压器输入最低电压幅值(v)
dmax——最大占空比,dmax=tonmax/t
d1——一次绕组导线直径(mm),由一次
绕组电流有效值i1确定,单向脉冲时
i1=ip1(ton/t)0.5
5)空气隙长度
lg=0.4πlp1ip12/△bm2sc(cm)
6)绕组匝数计算
一次绕组,有气隙时
n1=△bmlg×104/0.4πip1(匝)无气隙时(匝)
式中:lc——磁心磁路长度(cm)
μe——磁心有效磁导率,由工作的磁通密度和直流磁场强度及磁性材料决定,查阅磁心规格得出。
二次绕组n2=[up2(1-dmax)/up1mindmax]n1
……
ni=[upi(1-dmax)/upimindmax]n1
(2)单端正激式计算
单端正激式电路工作的特点是一、二次绕组同时工作,另加去磁绕组,因此计算方法与双极性电路类似。
1)二次绕组峰值电流等于直流输出电流,即ip2=i02
2)二次绕组电压幅值
开关电源功率变压器的设计方法
up2=(uo2+△u2)/d(v)
式中:uo2——输出直流电压(v)
△u2——整流管及线路压降(v)
d——额定工作状态时的占空比d=ton/t
3)变压器输出功率
p2=(dup2ip2)(w)
式中:up2——变压器输出电压幅值(v)
ip2——二次绕组峰值电流(a)
4)确定磁心体积
ve=(12.5βp2×103)/f(cm3)
式中:β——计算系数,工作频率f=30~50khz时,
β=0.3
由ve值选择接近尺寸的磁心。
5)一次绕组匝数
n1=(up1ton×10-2)/f(匝)
式中:up1——变压器输入额定电压幅值(v)
6)二次绕组匝数n2=(up2/up1)n1
……
ni=upin1/up1
7)去磁绕组匝数nh=n1
8)绕组电流有效值二次侧:i2=ip2
一次侧:i1=up2i2/up1
去磁:ih=(5~10)%i1
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上述仅是常规计算方法,由于所选用材料及工艺的不同,有些数据应做相应的调整。











