开关电源功率变压器的设计秘笈

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式中：Pco——在工作频率及工作磁通密度情况下单位质量的磁心损耗（W/kg）

Gc——磁心质量（kg）

3）变压器总损耗Pz=Pm＋Pc（W）

（5）温升计算

变压器由于损耗转变成热量，使变压器温度上升，其温升数值与变压器表面积ST有关 ST=

式中：Sp——磁心面积乘积（cm4）

KS——表面积系数，E型磁心KS=41.3，环型磁心KS=50.9

5.2、单极性开关电源变压器的计算

设计前应确定下列基本条件：电路形式，工作频率，变换器输入最高和最低电压，输出电压电流，开关管最大导通时间，对漏感及分布电容的要求，工作环境条件等。

（1）单端反激式计算

1）变压器输入输出电压一次绕组输入电压幅值UP1=Ui－△U1

式中：Ui——变换器输入直流电压（V）

△U1——开关管及线路压降（V）二次绕组输出电压幅值UP2=U02＋△U2

UPi=U0i＋△Ui

式中：U02…U0i——直流输出电压（V）△U2…△Ui——整流管及线路压降（V）

2）一次绕组电感临界值(H)

式中：n——变压器匝数比n=tonUp1/toffUp2

ton——额定输入电压时开关管导通时间（μs）

toff——开关管截止时间（μs）

T——开关电源工作周期（μs），T=1/f，f：工作频率（Hz）

Po——变压器输出直流功率（W）通常要求一次绕组实际电感Lp1≥Lmin

3)确定工作磁通密度

单端反激式变压器工作在单向脉冲状态，一般取饱和磁通密度值（Bs）的一半，即脉冲磁通密度增量△Bm=BS/2(T)

4）计算磁心面积乘积

Sp=392Lp1Ip1D12/△Bm(cm4)

式中：Ip1——一次绕组峰值电流Ip1=2Po/Up1minDmax(A)

式中：Up1min——变压器输入最低电压幅值（V）Dmax——最大占空比，Dmax=tonmax/TD1——一次绕组导线直径（mm），由一次

绕组电流有效值I1确定，单向脉冲时I1=Ip1（ton/T）0.5

5）空气隙长度

lg=0.4πLp1Ip12/△Bm2SC(cm)

6）绕组匝数计算

一次绕组，有气隙时

N1=△Bmlg×104/0.4πIp1(匝) 无气隙时(匝)

式中：LC——磁心磁路长度（cm）

μe——磁心有效磁导率，由工作的磁通密度和直流磁场强度及磁性材料决定，查阅磁心规格得出。

二次绕组N2=[Up2(1－Dmax)/Up1minDmax]N1

Ni=[Upi(1－Dmax)/UpiminDmax]N1

（2）单端正激式计算

单端正激式电路工作的特点是一、二次绕组同时工作，另加去磁绕组，因此计算方法与双极性电路类似。

1）二次绕组峰值电流等于直流输出电流，即IP2=I02

2）二次绕组电压幅值

开关电源功率变压器的设计方法

Up2=(Uo2＋△U2)/D(V)

式中：Uo2——输出直流电压（V）

△U2——整流管及线路压降（V）

D——额定工作状态时的占空比D=ton/T

3）变压器输出功率

P2=(DUp2Ip2)(W)

式中：Up2——变压器输出电压幅值（V）

Ip2——二次绕组峰值电流（A）

4）确定磁心体积

Ve=(12.5βP2×103)/f(cm3)

式中：β——计算系数，工作频率f=30～50kHz时，β=0.3

由Ve值选择接近尺寸的磁心。

5）一次绕组匝数

N1=(Up1ton×10－2)/f(匝)

式中：Up1——变压器输入额定电压幅值（V）

6）二次绕组匝数N2=(Up2/Up1)N1

Ni=UpiN1/Up1

7）去磁绕组匝数NH=N1

8）绕组电流有效值二次侧：I2=Ip2

一次侧：I1=Up2I2/Up1

去磁：IH=(5～10)％I1

上述仅是常规计算方法，由于所选用材料及工艺的不同，有些数据应做相应的调整。

还应做漏感、分布电容、温升及窗口校核等计算，这些计算较繁琐，经验性较强，必要时请阅专著。

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