反激式開關電源設計全過程
以21V63W 反激式開關電源的設計過程為例作較為詳細的說明,公式的全過程不需要單 位換算,只要跟著公式的每一步計算程序進行演算,均可順利完成你的計算任務。非常適合初學者“摸石頭過河”。由于本人水平有限,出錯在所難免,歡迎大家批評指正!
輸入電壓:175-264VAC
輸出電壓:21V
輸出電流:3A
輸出功率Po: 63W
頻率設定在60KHz
占空比初步定在0.45
反饋電壓取14.5V
反饋電流取100Ma
總體拓撲如下:
反激式開關電源設計全過程
反激式開關電源設計全過程
反激式開關電源設計全過程
反激式開關電源設計全過程
反激式開關電源設計全過程
變壓器計算
一.挑選磁芯。
考慮成本因素在此選擇PC40 材質,查PC40 資料得
Bs=0.39T Br=0.06T
^B=Bs-Br=0.39T-0.06T=0.33T
為了防止磁芯的瞬間出現磁飽和,我取低
^B 值,即0.33T*0.6=0.198T(取0.2T)
用AP 法計算磁芯
AP=[(Po/^n+Po)*1000]/2*^B*Fs*1000*J*Ku)
AP=[(63W/0.8+63W)*1000]/(2*0.2*60KHz*1000*400*0.2)
AP=0.738(mm4)
公式中
^B 是效率取0.8
Fs 開關頻率60KHz
J 電流密度取400(A/cm2)
Ku 銅窗系數取0.2
根據上圖,我選擇大于計算AP 值的磁芯EE3528
相關參數是:
Ae=84.8mm2 AP=1.3398cm4
Aw=158mm2 AL=2600nH/H2
二.為了適應突變的負載電流,我把電源設計在臨界電流模式。
臨界電流IoB=0.8*Io=0.8*3A=2.4A
1.最小輸入電壓Vimin ViACmin*1.2=210V
2.匝比n=[Vimin/(Vo+Vf)]*[Dmax/(1-Dmax)]
n=[210V/(21V+1V)]*[0.45/(1-0.45)]
n 7.8
3.副邊峰值電流^IsB=2*IoB/(1-Dmax)
^IsB=2*2.4A/(1-0.45)
^IoB=8.72A
4. 次級電感Ls=(Vo+Vf)*(1-Dmax)*[1/(Fs*1000)]/^IsB*1000000
Ls=(21V+1V)*(1-0.45)*[1/(60KHz*1000)]/8.72A*1000000
Ls=23.58Uh
5. 原邊電感Lp=n*n*Ls
Lp 7.8*7.8*23.58uH
Lp=1434uH
6. 計算連續模式時的副邊峰值電流.
^Isp=Io/(1-Dmax)+(^IsB/2)
^Isp=3A/(1-0.45)+(8.72A/2)
^Isp=9.81A
7. 計算連續模式時的原邊峰值電流.
^Ipp ^Isp/n
^Ipp=9.81A/7.8
^Ipp=1.257A
三.匝數計算.
1. 原邊匝數Np=Lp*^Ipp/(^B*Ae)
Np=1434uH*1.257A/(0.2*84.8)
Np=106.28T
取整Np=106T
2.副邊匝數Ns=Np/n
Ns=106T/7.8
Ns=13.58T
取整Ns=14T
3.反饋匝數Nv=(Vcc+Vf)/[(Vo+Vf)/Ns]
Nv=(14.5V+1V)/[(21V+1V)/14T]
Nv=9.87T
取整Nv=10T
四.計算磁芯的空氣間隙。
Ig=Np*Np*0.000001256*Ae/(Lp/1000)
Ig=106T*106T*0.000001256*84.8/(1434uH/1000)
Ig=0.83mm
五.線徑.
1. 原邊線徑.
有效電流Iprms=Po/^n/Vimin
Iprms=63W/0.8/210V
Iprms=0.375A
線徑
dwp=1.13*0.3 J 電流密度取4(A/mm2)
dwp=0.339mm
用兩根直徑0.18mm 的漆包線并繞.
2.次級線徑.
dws=1.13*0.886 J 電流密度取4(A/mm2)
dws=1.0mm
用4 根直徑0.25mm 的漆包線并繞.
六.電流趨膚深度計算.
^I=76.5/244.9
^I=0.31mm
核對dwH=^I*2*0.9
dwH=0.558mm
多股并繞時的線徑必須小于或等于dwH 值,單線繞制時,線徑如果超過dwH 值就要考慮采用多股并繞。
變壓器結構繞制.
元器件計算
1. 保險絲計算.
Iimax=Po/^n/Vimin
Iimax=63/0.8/175
Iimax=0.45A
FUSE=0.45*Kr
FUSE 1.998A
保險絲選擇F2A250V
式中Kr 值是4.44046
具體計算公式見本人QQ 里
有詳細計算過程。
2. 輸入慮波電容計算.
容量
C=Vo*Io*[2*3.14/f*(Vimin/3.14/3.14-4.44)]
C=21*3*[2*3.14/50*(175/3.14/3.14-4.44)]
C=105.2Uf
最大施加電壓
VH=Vimax*1.414
VH=264*1.414
VH=373.2V
電容選擇100uF400V
2. 工頻整流管計算.
3. 啟動電阻計算.
4. 額定電流計算
5. 功率開關計算.
6. 振蕩頻率計算
7. 輸出整流管計算.
8. 整流管RC 吸收支路計算.
9. 輸出慮波電容計算.
10. 輸出電感計算.
11. TL431 外圍元件計算.
12. RCD 尖峰吸收支路計算.
13. 電流檢測電阻計算.