开关电源变压器相关设计总体介绍

1、开关电源变压器相关设计总体介绍开开 关关 电电 源源 电电 路路 图图2010.5.12 R&D222/250VPC8174356CY1C71.5KR7103C5332C65.1K103R65.1KR52.483.12120.051.84431R3/1WR12471C10U2*R11470R10KR10TL431U3R2151K104C18180RR1751KR20330RR10217822mHR22742A/250V274R1CX1104/50Vf=75KHz103/1KV6.8KR4UC3842B875614.754.971.760.0022uF/400VC1+33uF/25V100RQ1

2、R10C3+IN4148EF-22D23120RR8DB107DB1120K/1WR31C8*UF40062D147K/1WR95R6R134103C17472C131000uF/16VC15470uF/16V750R750R300uHLEDD5C12C14+104MBR2045CTD4+R14C161046.8uHR1550RR16GNDVDUT 开开 关关 变变 压压 器器 工工 作作 原原 理理 电电 路路 ( ( 例例 反反 激激 式式 转转 换换 器器 ) )1. 1. 反激式开关电源电路（第一页）反激式开关电源电路（第一页）2. 2. 开关变压器功能开关变压器功能 a. a. 磁能

3、转换（能量储存）磁能转换（能量储存）b. b. 绝缘绝缘 c. c. 电压转换电压转换 3. 3. 工作流程工作流程 a. a. 根据根据PWM(PWM(脉宽调制法脉宽调制法) )控制控制 , ,当晶体管（例功率当晶体管（例功率 MOSFETMOSFET）打开时打开时电流流过变压器初级绕组电流流过变压器初级绕组, ,这时变压器储存能量（在磁心这时变压器储存能量（在磁心GAPGAP） , ,与与此同时此同时 , ,因为初级绕组和次级绕组极性不同因为初级绕组和次级绕组极性不同 , ,整流二极管断开时电整流二极管断开时电流流过次级绕组流流过次级绕组; ; b. b. 因为次级绕组极性是不同于初级绕组

4、因为次级绕组极性是不同于初级绕组, ,当晶体管关闭（例功率当晶体管关闭（例功率MOSFETMOSFET） 时存储的能量将被释放（从磁心时存储的能量将被释放（从磁心GAPGAP）. . 同时整流管也打同时整流管也打开开. .所以，电流将流过开关电源变压器的次级绕组所以，电流将流过开关电源变压器的次级绕组; ;2010.5.12 R&D2010.5.12 R&D开开 关关 变变 压压 器器 工工 作作 原原 理理 电电 路路 ( ( 例例 反反 激激 式式 转转 换换 器器 ) )c c. 反馈绕组提供反馈绕组提供PWMPWM工作电压（控制）工作电压（控制）, , 所以反馈绕组的圈数是依照所以反馈

5、绕组的圈数是依照PWMPWM的工作电压来计算的工作电压来计算 ; ;例如例如 , UC3842B, UC3842B（PWMPWM）工作电压是工作电压是10-10-1616Vdc ,Vdc ,你必须是依照这个电压计算反馈圈数你必须是依照这个电压计算反馈圈数 , ,否则否则UC3842BUC3842B（PWMPWM）将不能正常工作将不能正常工作! !一般一般, UC3842B, UC3842B（PWMPWM）损坏时，反馈电压是超过损坏时，反馈电压是超过3030Vdc.Vdc. 4. 主要参数对整个路的影响主要参数对整个路的影响 a. a. 电感电感: :如果初级电感太低如果初级电感太低 , ,变压

6、器将储存的能量少，使输出电压不连变压器将储存的能量少，使输出电压不连续续; ;如果次级电感也低如果次级电感也低 , ,变压器的能量将不能完全释放变压器的能量将不能完全释放 , ,所以，输出所以，输出电压将是非常低电压将是非常低; ;这时这时PWMPWM将不能正常工作将不能正常工作 . .此时反馈绕组的电感也是此时反馈绕组的电感也是过低或过高过低或过高, , 2010.5.12 R&D开开 关关 变变 压压 器器 工工 作作 原原 理理 电电 路路 ( ( 例例 反反 激激 式式 转转 换换 器器 ) )b. b. 漏电感漏电感: : 如果漏电感太高如果漏电感太高, ,它将产生一个高的尖它将产生

7、一个高的尖峰电压在初级绕组峰电压在初级绕组. . 它是非常的危险它是非常的危险 . .因为高的尖因为高的尖峰电压可以损坏晶体管峰电压可以损坏晶体管 ! !另一方面另一方面, ,漏电感将影响开漏电感将影响开关电源变压器对电磁干扰的测试关电源变压器对电磁干扰的测试, ,它对整个电流将产它对整个电流将产生更多的噪音生更多的噪音; ;所以开关变压器要求低漏电感所以开关变压器要求低漏电感. .c. c. 绝缘强度绝缘强度 : :因为初级地是不同次级地因为初级地是不同次级地; ;它有一个它有一个高电压在初级与次级之间高电压在初级与次级之间, ,所以，它有很好的绝缘所以，它有很好的绝缘! !2010.5.1

8、2 R&D反反 激激 式式 开开 关关 电电 源源 变变 压压 器器 计计 算算 举举 例例 一。一。基本设计条件基本设计条件 1. 输入 85-264Vac /输出 5Vdc 2A2. 最大工作比 40% (晶体管关闭和打开的时间比率 )3. 工作频率 75kHz4. 温度等级: class B二。二。基本的设计步骤基本的设计步骤 1. 变压器尺寸 Ae*Ap=PB*102/2f*B*j*K Ae- 有效截面积 Ap- 磁芯绕线面积 PB - 输出功率 f - 工作频率 B - 有效饱和磁通 j - 电流密度 - 变压器效率 K - 骨架绕线系数 Ae*Ap=2(5.0+0.7)*102/2

9、*75*103*0.17*2.5*0.8*0.2 Ae*Ap= 0.112(cm4)2010.5.12 R&D 根据磁芯数据,我们可以选择EE2219磁芯 (东磁); 它的 Ae*Ap 值是 0.408*0.397=0.162(cm4)2. 初级临界电感 LMIN=UP2*2*T*10-6/2P0（H） LMIN- 初级临界电感 UP - 初级最大电压 - 工作比 T - 周期 P0 - 变压器输入功率 LMIN=115*115*0.4*0.4*13.33*10-6/2*(5+0.7)*2*1.2 LMIN= 1.0(mH) 备注 : 根据经验,计算实际输出功率等于1.2倍输出功率;反反 激激

10、 式式 开开 关关 电电 源源 变变 压压 器器 计计 算算 举举 例例 2010.5.12 R&D3. 初级峰值电流 IP=2P0/UPMIN*MAX IP- 初级峰值电流 UPMIN- 初级最大电压 IP = 2*2*(5.0+0.7) *1.2/115*0.4 IP = 0.595(A)4. 初级绕组圈数 NP=LP*IP*104/Ae*B NP- 初级绕组圈数 NP= 1.0*10-3 *0.595*104 /0.395*0.17 NP= 88 (Ts) 5. 次级绕组圈数 NS=NP*US*（1-MAX）/UPMIN*MAX NS- 次级绕组圈数 US- 次级最大电压 NS= 88*

11、(5.0+0.7) *(1-0.4)/115*0.4反反 激激 式式 开开 关关 电电 源源 变变 压压 器器 计计 算算 举举 例例 2010.5.12 R&D NS= 7(Ts)反馈绕组圈数 Nf= 15(Ts)6. 线径 d=1.13* (I/j)1/2 d- 线径 Ieff- 有效工作电流 Ieff= Ip* (/3)1/2 =0.595*(0.4 /3)1/2 =0.217(A) dp= 1.13*0.233 (j=4) dp= 0.26 (mm)反馈绕组线径 d f= 0.21(mm)次级使用绞线 , d=1.13* (I/j)1/2 =1.13*(2 /4)1/2 =0.8(mm)