单管正激变压器设计步骤(重点)-最新版本.doc

单管正激变压器设计过程（原创）一、 变压器工作频率f的确定频率常选为50KHz、65KHz、75KHz、100KHz、125KHz、150KHz，因频率过高，输出电压高，响应速度快，调整范围大，但MOS管，整流二极管，变压器发热量高，损耗大，噪声大，所以选低等于100KHz的为准。二、 变压器占空比的确定Dmax=0.44：因正激变压器的占空比选应低于0.5，这样可以减少变压器复位时间，减小RCD对MOS管的应力，一般选择0.44。三、 确定变压器磁心先算出输入功率是多少，效率我们一般定为0.8（不带PFC的），若带PFC的，则按PFC输出直流电压（恒定的电压）去计算，此时效率按0.92去估算；这样根据输入功率与磁芯尺寸的关系，可以选择哪一种磁芯。注意：在此最重要的是怎样根据输入功率去选择磁芯及相应的骨架，骨架牵涉到几路输出及变压器绕线方式的问题。注意：此是用来计算正激拓朴结构下的磁芯选择参考（估算）， 注意：也可以通过输出最大功率的计算公式去估算，此公式中B是按0.15去计算。四、 变压器二次侧匝数N2N2=(Vs*Ton)*1000/(Bm*Ae)其中，Vs为变压器二次侧输出电压，Vs=(Vo+Vf+Vl)/DmaxVo为直流输出电压，如5V/1A中的5V；Vf为整流二极管的前向压降；Vl为后级输出电感的压降，此电感压降一般取0.4为主。Bm为最大磁感应强度，也就是饱和磁感应强度，可以选0.3T以下（因实际变压器应用磁心的最高温度为100度），所以一般取0.25T；变压器的磁感应强度Ae为选用的磁芯的有效截面积；Ton=T*Dmax.，其中T=1/f。五、 变压器反馈绕组的计算N3第一步，要知道所选的电流控制芯片的正常工作电压是多少，然后所连接的整流二极管的工作电压是多少，此二极管与辅助绕组相接，此二极管压降一般取0.6V。所以N3=(VCCmin*Ton)*1000/(Bm*Ae)其中VCCmin为电流控制芯片最小的工作电压。六、 变压器初级匝数N1N1=(Vmin*Ton)*1000/(Bm*Ae) 如果在交流输入电压范围为175到265时，Vim就取175*1.414=247.45，在此取247；若交流输入电压范围为85到265时，则此时Vim为85*1.414*1.2=144.228，在此取145。注意：单管正激的范围一般取交流175到265电压范围。七、 变压器一次侧电感量Lp（单位mH）1、电源交流输入有效电流：Iin=Pi/(Uin*0.6) ，Pi为输入功率，Uin为输入交流电压有效值，不是峰值（最大值），此时Iin为输入交流电流有效值，0.6为电流波形系数。 此用来选择输入保险丝的电流大小（保险丝最好按输入最低直流电压去算）以及共模电感的电流大小。2、一次侧变压器初级平均电流(初级线圈直流电流)：Ipe=Pi/ Vmin，Vmin为输入最小的直流电压，Pi为Po/效率 3、一次侧变压器初级峰值电流(初级线圈最大电流)：Ipk= Ipe / Dmax，注意：此正激的初级峰值电流计算公式与反激的初级峰值电流计算公式是不同的。此用来计算MOS管下的电阻大小，就是R=1V/Ipk（具体看芯片的过流保护时电压的阈值）且通过这些电阻可以间接控制及调节供给负载输出电流的大小。 此Ipk是用来计算初级电感量的。4、变压器一次侧有效电流：Irms=Ipk* 根号下的（KRP的平方/3-KRP+1）*Dmax，此有效值是用来计算变压器初级导线线径的。5、变压器初级导线的线径为：根号下的(4*Irms)/(3.14*J)，J为电流流密度。6、一次侧电感量：Lp= (Vmin*Ton)/Ipk7、副边的峰值电流Isp=Ipk*N1/N2，8、副边电流有效值Isrms=Isp*根号下的(KRP的平方/3-KRP+1）*Dmax，因为正激副边导通的时间跟原边一样的，所以是用Dmax，而反激的导通时间正好相反，因此反激的计算公式是有差别的；还有此有效值可用来计算变压器副边导线线径。9、纹波电流为根号下的（Isrms平方减去输出电流的平方）10、变压器次级导线线径为：1.13*根号下的(Isrms/J)。11、电流密度J一般取4A/mm2或4.5A/mm2，范围4A-6A之间。12、磁感应强度的验证：Bmax=Lp*Ip/Ae*N1.八、 磁芯气隙K（单位mm）K=(4*PI*N1*N1*Ae)/(Lp*10000000)其中PI取3.14九、 正激拓朴结构下的扼流圈的电感量L，电感圈数M，电感气隙N第一步：计算电感量L注意：流经扼流圈电感，也就是通过扼流圈电感的电流就是电源的输出电流，但消耗在电感量的电流IL只为最大输出电流Iout的20%，在此计算时，是用到消耗的电流，而不是通过的电流。所以电感量L=(Vs-Vf-Vo)*Ton/IL，单位是H，其中Vs为以上所算的变压器二次侧输出电压，Vf同上，Vo为直流输出电压，同上。同时要求纹波电压为输出电压的1%。第二步：计算输出电感圈数M （由软件“开关电源变压器设计+破解过程”中的“电感设计”下的“电感圈数计算”算得） M=(IL*1.414*L)/(Ae*Bm)，注意：此时的Ae是指的是输出电感，也就是扼流圈所用的磁芯的有效截面积，同理Bm为此磁芯的磁感应强度，在此一般取0.2T。-输出扼流圈磁感应强度第三步：计算输出扼流圈的气隙N （由软件“开关电源变压器设计+破解过程”中的“电感设计”下的“电感圈数计算”算得） N=(1.27*M*M*Ae*)/