反激变换器的重要参数通常是由反激式变压器决议的,一起它也是反激开关电源的中心部分。规划反激式变压器时,让 反激式开关电源作业在一个合理的作业点上尤为重要,原因在于,这样不只能够让其发热尽量减小,并且对器材的磨损也会相应减小。也便是说,在芯片和磁芯同等 的情况下,变压器假如规划不合理,则会导致整个开关电源的功能呈现大幅度下降,比方如损耗的添加和最大输出功率的下降,那么,本文就将对怎么核算出最合理的反激式变压器其办法进行详解。
核算变压器的开端,就要先选定一个作业点,这个点也便是最低的沟通输入电压,对应于最大的输出功率。
输入85V到265V、输出5V、2A 的电源、开关频率是100KHZ:
第一步,选定原边感应电压VOR,这个值是由自己来设定的,这个值就决议了电源的占空比。或许朋友们不睬 解什么是原边感应电压,原边感应电压其实是一个典型的单端反激式开关电源,其作业周期能够理解为,当开关管注册的时分,原边相当于一个电感,电感两头加上 电压,其电流值不会骤变,而线性的上升,有公式上升了的I=Vs*ton/L,这三项别离是原边输入电压、开关注册时刻和原边电感量。在开关管关断的时 候,原边电感放电,电感电流又会下降,相同要尊守上面的公式规则,此刻有下降了的I=VOR*toff/L,这三项别离是原边感应电压(放电电压)、开关 管关断时刻和电感量。在通过一个周期后,原边电感电流的值会回到本来,不或许会变,所以,有VS*TON/L=VOR*TOFF/L,,上升了的等于下降 了的,上式中能够用D来替代TON,用1-D来替代TOOF,移项可得,D=VOR/(VOR+VS)。此便是最大占空比了。本文选定感应电压为80V、 VS为90V ,则D=80/(*80+90)=0.47
第二步,确认原边电流波形的参数
原 边电流波形有三个参数:均匀电流、有效值电流、峰值电流。首要要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下图所示,这是一个梯形波横向表明时刻,纵向表明电 流巨细,这个波形有三个值:一是均匀值;二是有效值;三是其峰值,均匀值便是把这个波形的面积再除以其时刻,如下面那一条横线所示。首要要确认这个值,这 个值是这样算的,电流均匀值=输出功率/功率*VS,由于输出功率乘以功率便是输入功率,然后输入功率再除以输入电压便是输入电流,这个便是均匀值电流。 现在下一步便是求那个电流峰值,尖峰值是多少呢,这个咱们自己还要设定一个参数,这个参数便是KRP,所谓KRP,便是指最大脉动电流和峰值电流的比值这 个比值下图别离是最大脉动电流和峰值电流。是在0和1之间的。这个值很重要。已知了KRP,现在要解方程了,已知这个波形一个周期的面积等于电流均匀 值*1,这个波形的面积等于,峰值电流*KRP*D+峰值电流*(1- KRP)*D,所以有电流均匀值等于上式,解出来峰值电流=电流均匀值/(1-0.5KRP)*D。比方说我这个输出是10W,设定功率是0.8.则输入 的均匀电流便是10/0.8*90=0.138A,我设定KRP的值是0.6而最大值=0.138/(1-0.5KRP).D=0.138 /(1-0.5*0.6)*0.47=0.419A。
三 个电流参数,便是这个电流的有效值,电流有效值和均匀值是不相同的,有效值的界说便是把这个电流加在一个电阻上,若是其发热和另处一个直流电流加在这个电 阻上发热效果相同,那么这个电流的有效值就等于这个直流的电流值,所以这个电流的有效值不等于其均匀值,一般比其均匀值要大,并且相同的均匀值,能够对应 很多个有效值;若是把KRP的值选得越大,有效值就会越大,有效值还和占空比D也有联络,总归,它这个电流波形的形状是休戚相关的。
电流有效值=电流峰值*根号下的D*(KRP的平方/3-KRP+1),比方电流有效值=0.419*根号下0.47*(0.36 /3-0.6+1)=0.20A.所以对应于相同的功率,也便是有相同的输入电流时,其有效值和这些参数是有关的,恰当的调整参数,使有效值最小、发热也就最小、损耗小,这便优化了规划。第三步,开端规划变压器准备作业,已知开关频率是100KHZ,则开关周期便是10微秒,占空比是0.47,那么TON便是4.7微秒。
第四步,选定变压器磁芯,这个便是凭经历了,假如不会选核算就行了,
第五步,核算变压器的原边匝数,原边运用的经径。
计 算原边匝数的时分,要选定一个磁芯的振幅B,即这个磁芯的磁感应强度的改变区间,由于加上方波电压后,这个磁感应强度是改变的,正是由于改变,所以才有了 变压的效果,NP=VS*TON/SJ*B,这几个参数别离是原边匝数、最小输入电压、导通时刻、磁芯的横节面积和磁芯振幅,一般取B的值是0.1到 0.2之间,获得越小,变压器的铁损就越小,但相应变压器的体积会大些。这个公式来源于法拉弟电磁感应规则,这个规则是在一个铁心中,当磁通改变的时分, 其会发生一个感应电压,这个感应电压=磁通的改变量/时刻T再乘以匝数比,把磁通改变量换成磁感应强度的改变量乘以其面积就能够推出上式 来,NP=90*4.7微秒/32平方毫米*0.15,得到88匝0.15是选取的值,算了匝数,再确认线径,一般来说电流越大线越热,所以需求的导线就 越粗,需求的线径由有效值来确认,而不是均匀值。上面现已算得了有效值,所以就来选线,用0.25的线就能够,用0.25的线,其面积是0.049平方毫 米,电流是0.2安,所以其电流密度是4.08,一般选定电流密度是4到10安第平方毫米。若是电流很大,最好选用两股或是两股以上的线并绕,由于高频电 流有趋效应,这样能够比较好。
第六步,确认次级绕组的参数、圈数和线径。
原边感应电压,便是一个放电电压,原边便是以这个电 压放电给副边的,看上边的图,由于副边输出电太为5V,加上肖特基管的压降,就有5.6V,原边以80V的电压放电,副边以5.6V的电压放电,那么匝数 是多少呢?当然其恪守变压器那个匝数和电压成正比的规则,所以副边电压=NS*(UO+UF)/VOR,其间UF为肖特基管压降,这个副边匝数等于 88*5.6/80,得6.16,整取6匝,再算副边的线径,当然也就要算出副边的有效值电流,下图是副边电流的波形,有突起的时刻是1-D,没有突起的 是D,刚好和原边相反,但其KRP的值和原边相同,这个峰值电流便是原边峰值电流乘以其匝数比,要比原边峰值电流大数倍。
第七步,确认反应绕组的参数。
反应是反激的电压,其电压是取自输出级的,所以反应电压是安稳的,TOP 的电源电压是5.7到9V,绕上7匝,那么其电压大概是6V多,反应电压是反激的,其匝数比要和幅边对应,至于线,由于流过其的电流很小,所以就用绕原边的线绕就能够了,无严格要求。第八步,确认电感量。
原边的电流上升公式I=VS*TON/L.由于现已从上面画出了原边电流的波形,这个I便是:峰值电流*KRP,所以L=VS.TON/峰值电流*KRP,这就确认了原边电感的值。
第 九步,验证规划,即验证一下最大磁感应强度是不是超越了磁芯的答应值,有BMAX=L*IP/SJ*NP,这五个参数别离表明:磁通最大值、原边电感量、 峰值电流、原边匝数,这个公式是从电感量L的概念公式推过来的,由于L=磁链/流过电感线圈的电流,磁链等于磁通乘以其匝数,而磁通便是磁感应强度乘以其 截面积,别离代入到上面,即当原边线圈流过峰值电流时,此刻磁芯到达最大磁感应强度,这个磁感应强度就用以上公式核算.BMAX的值一般一要超越0.3T ,若是好的磁芯能够大一些;若是超越了这个值,就能够添加原边匝数或是换大的磁芯来调。
小结:
规划高频变压器,有几个参数要 自己设定,这几个参数就决议了开关电源的作业方法,第一是要设定最大占空比D,这个占空比是由你自己设定的感应电压VOR来确认;再便是设定原边电流的波 形,确认KRP的值,规划变压器时,还要设定其磁芯振幅B,这又是一个设定,所有这些的设定,就让这个开关电源作业在你设定的方法下了,最终还要不断的调 整,作业在一个对你来说最好的状态下,这便是高频变压器的规划使命。
公式D=VOR/(VOR+VS ) (1)
IAVE=P/功率*VS (2)
IP=IAVE/(1-0.5KRP)*D (3)
I有效值=电流峰值*根号下的D*(KRP的平方/3-KRP+1) (4)
NP=VS*TON/SJ*B (5)
NS=NP*(VO+VF)/VOR (6)
L=VS.TON/IP.KRP (7)
BMAX=L*IP/SJ.NP (8)
不过总的来说,高频变压器是一个比较复杂的东西,本文短短的篇幅在此不足以阐明,在核算时务必要留意各个参数之间的联络,由于是一个全体,多剖析、多考虑,想必我们就会通晓。