本文共 1962 字，大约阅读时间需要 6 分钟。
反激式开关电源设计步骤说明
反激式开关电源的设计是一个复杂的过程，主要涉及变压器的parameters设计与磁芯选择。以下是主要步骤的详细说明：
一、引出
反激式开关电源的变压器相当于一个储能电感，其存储能量直接决定开关电源的输出功率大小。整个设计可以划分为以下几个关键步骤：计算一次侧电感量Lp、选择磁芯、计算气隙宽度δ、计算一次绕组匝数Np等。
二、步骤一：计算一次侧电感量Lp
反激式开关电源的一次侧电感量为Lp，其计算公式基于脉动电流IR和脉动系数KRP。
- 脉动系数KRP：连续模式下KRP=1，不连续模式下KRP<1。
- 电感存储能量公式：反激式开关电源每个开关周期传输的能量正比于脉动电流IR的平方值。
根据公式推导出Lp的计算公式如下：[ Lp = \frac{Po}{KRP \cdot IR^2 \cdot f} ]其中，Po为输出功率，f为开关频率，IR为脉动电流，KRP为脉动系数。
三、步骤二：选择磁芯
选择适合的磁芯参数是设计成功率的关键。常用的方法有：
根据功率直接查表法：
变压器的最大承受功率PM与磁芯有效截面积Ae的关系式经验公式为：[ PM = \frac{\mu_0 \cdot Ae \cdot D \cdot J}{T} ]其中，μ0为真空磁导率，D为最大占空比，J为电流密度，T为最大磁通密度。AP法：
计算最大占空比D后，结合AP（磁芯面积乘积）、窗口面积、气隙宽度等参数，推导出适合磁芯型号。AP公式如下：[ AP = \frac{\mu_0 \cdot \mu_r \cdot Ae \cdot D \cdot J}{T \cdot \mu_r} ]其中，μ_r为相对磁导率。四、步骤三：计算一次侧绕组匝数Np
一次侧绕组匝数Np的计算依赖于输入最小电压UI、最大占空比D等参数。公式如下：[ Np = \frac{\sqrt{\frac{UI^2}{\mu_0 Lp Discharge}}}{D} ]在未确定最大占空比前，通常取D=0.5进行计算。
五、步骤四：计算二次侧绕组匝数Ns
二次侧绕组匝数Ns的计算需考虑感应电压Ud、输出电压Uo和正向压降U_F电路损耗。公式如下：[ Ns = \frac{Ud \cdot Uo}{U_F \sqrt{D \cdot Lp}} ]其中，U_F为输出整流管的正向压降，D为最大占空比，Ud为二次侧感应电压。
六、步骤五：计算导线直径
导线直径的选取依赖于绕组电流密度J，以及导线截面积与电流有效值的关系：[ S = \frac{I_{effective}}{J} ][ d = \sqrt{\frac{4S}{\pi}} ]电流有效值Ieffective与一次侧绕组特性及最大占空比相关：[ I_{effective} = \frac{Ipk \cdot (1 - D)}{2 \times Np} ]其中，Ipk为一次侧峰值电流，D为最大占空比。
七、步骤六：计算气隙宽度δ
气隙宽度δ的计算基于变压器绕组的电感量Lp、磁芯有效截面积Ae和真空磁导率μ0：[ \delta = \frac{Lp \cdot \mu_r}{\mu_0 \cdot Ae} ]考虑到气隙可能包含两次气隙，实际气隙宽度需除以2。
八、反激式高频变压器设计实例
设计目标为TOP226Y开关电源芯片，输出功率为60W，输入电压为85~265V，输出为12V、5A。
计算一次侧电感量Lp：
输入功率为Po=60W，效率η=80%，脉动系数KRP=0.7，开关频率f=100KHz，最大电流Ipeak=2.25A。[ Lp = \frac{Po}{KRP \cdot IR^2 \cdot f} = \frac{60}{0.7 \times (0.7 \times 2.25)^2 \times 100000} \Rightarrow Lp=450\mu H ]选择磁芯：
AP=0.48，选用EI30磁芯。计算一度数Np：
输入电压UI=102V，最大占空比D=0.5，计算得Np=41匝。计算导线直径：
一次侧电流有效值Ieffective=1.08A，电流密度J=6A/mm²，选择0.51mm漆包线。计算二次侧绕组Ns：
Uo=12V，Ud=130V，U_F=0.5V，计算得Ns=3.5~4.5匝。计算气隙δ：
根据Lp=450\mu H、Ae=1.34σ²cm，计算得δ=0.15mm。验证磁通密度B_max：
计算得B_max=0.25T，范围合理。验证磁饱和电流：
实际测量磁饱和电流为4A，设计值为2.25A，保障电路安全。通过以上步骤，可以完成一个适合TOP226Y电源芯片的60W反激式开关电源变压器设计。
发表评论
最新留言
关于作者
