反激变压器计算实例

1、技术要求:输入电压 Vin : 90-253Vac输出电压 Vo： 27.6V输出电流Io : 6A输出功率Po： 166W效率n： 0.85输入功率 Pin : 195W、输入滤波电容计算过程:Vpeak Vdc ViTiiii上图为整流后滤波电容上电压波形，在最低输入电压下，如果我们想在滤波电容上得 到的电压Vdc为115V,则从上图可以得到：Vpk=90*1.414=127VVmi n=Vdc-(Vpk-Vdc)=103V将电源模块等效为一个电阻负载的话，相当于在T3时间内电容对恒定功率负载进行放电，电容电压降低(Vpk-Vmin)V。ldc*T3=C* V其中： V=Vpk-Vmi n

2、=127-103=24V关键部分在T3的计算，T3=t1+t2，t1为半个波头，时间比较好算，对于50Hz的交流来说，t1=5mS,然后就是计算t2,其实t2也很好计算，我们知道交流输入电压的公式为Vx=Vpksin 0 x ,根据已知条件，Vx=103V, Vpk=127V,可以得到0 x=54度，所以 t2=54*10ms/180=3mS , T3=t1+t2=8mS。C=1.7*8/24=0.57mF=570uF二、变压器的设计过程变压器的设计分别按照DCM CCM QR两种方式进行计算，其实QR也是DCM的种，不同的地方在于QR的工作频率是随着输入电压输出功率的变化而变化的。对于变压器

3、磁芯的选择，比较常用的方法就是AP法，但经过多次具体设计及根据公司常用型号结合，一般可以直接选择磁芯，象这个功率等级的反激，选择PQ3535的磁芯即可。 磁芯的参数如下：AE=190mm2,AL=4300nH BmaX 0.32T1) DCM变压器设计过程：开关频率选择80K,最大占空比选择 0.48，全范围DCM则在最低输入电压 Vdc下，占 空比最大，电路工作在 BCM犬态，根据伏秒平衡，可以得到以下公式，Vdc*Dmax=Vor*(1-Dmax),从而计算反射电压为Vor=95V匝比n=Vor/(Vo+Vf)=3.32 Vf为整流二极管压降计算初级匝数计算副边匝数 Ns=Np/n=6.3

4、2 ，选择7匝，则原边匝数调整为Np=3.32*7=23 匝计算辅助绕组匝数，输出电压变化范围按照20-27.6V设计，要求在20V输出下辅助绕组能正常供电，所以，辅助绕组选择初级电感量 Po=0.5L*l*l*F/4匝。nI=Vi nmi n*Dmax/(L*F)将各个参数代入，得到L值 L=78uH初级电流峰值:IpkLVdc D maxL F115 0.4878 10 6 80 103I RMSIpkL初级电流有效值:次级电流有效值:D max,33.6AIrmsIpkL n1 D max12.3A根据电流有效值，可以选择变压器线径，根据匝数绕电感后，调整气息使电感量满足要求，即可得到合

5、适的变压器。以下黄色字体部分，是根据 batteryli 提到，对于DCM变压器的厶B值可以适当选的 大一些，从而降低匝数减小漏感，可以减小尖峰。因此按照B=0.2设计的变压器。开关频率选择80K,最大占空比选择 0.48，全范围DCM则在最低输入电压 Vdc下，占 空比最大，电路工作在BCM犬态，根据伏秒平衡，可以得到以下公式，Vdc*Dmax=Vor*(1-Dmax),从而计算反射电压为 Vor=95V匝比n=Vor/(Vo+Vf)=3.32Vf为整流二极管压降计算初级匝数计算副边匝数 Ns=Np/n=4.8，选择5匝，则原边匝数调整为Np=3.32*5=17 匝计算辅助绕组匝数，输出电压

6、变化范围按照20-27.6V设计，要求在20V输出下辅助绕组能正常供电，所以，辅助绕组选择3匝。初级电感量 Po=0.5L*I*I*F/nI=Vi nmin *Dmax/(L*F)5将各个参数代入，得到L值L=78uHl Vdc Dmax弋0.483 8.9A初级电流峰值：L F78 1080 10IrmsL IpkL /max 3.6A初级电流有效值：3次级电流有效值：Irms IpkL n 1 Dmax 12.3A3根据电流有效值，可以选择变压器线径，根据匝数绕电感后， 调整气息使电感量满足要求，即可得到合适的变压器。2) CCM变压器设计过程：CCM变压器的设计，必须首先确定一个负载点，

7、在该状态下，变压器工作在 BCM状态下,如果负载继续增加则进入 CCM如果负载减小，则进入DCM 般情况下，我会选择最低输入电压下额定负载的 70%为BCMI犬态。计算初级匝数从上面得计算结果可以看到，无论是DCM还是CCM其实对于同一个变压器来说，初级匝数是不变的。70%负载情况下，输出功率为 F0.7，因此峰值电流为1 PK0.72R0.7max2 116115* 0.48* 0.854.94 A,从这个时刻，如果继续增加负载电流，变压器进入 值电流也就是这个值，因此I=4.94A满载情况下，输入平均电流CCM犬态，占空比不变，所以，峰峰PininVdC1951151.7A设峰值电流为 I

8、 PK则(I pk+Ipk-4.94) X D/2= I inIpk=6A根据 I 占 Ipk 的比例，确定 Bmax Bmax/Bmax= I/Ipk 得到 选择 B为0.18T，计算变压器原边匝数根据伏秒平衡，可以得到以下公式，Vdc*Dmax=Vor*(1-Dmax),从而计算反射电压为 Vor=95V为整流二极管压降匝比n=Vor/(Vo+Vf)=3.32 Vf副边匝数Ns=18/3.32=5.4, 选择6匝，原边匝数调整为 Np=3.32*6=20计算辅助绕组匝数，输出电压变化范围按照20-27.6V设计，要求在20V输出下辅助绕组能正常供电，所以，辅助绕组选择 4匝。根据 I=Vd

9、c*Dmax/Lp*F，可以得到变压器原边电感值Vdc Dmax 115*0.48Lpmax140uHIF4.94*80*1033) QR模式变压器的设计过程最低输入电压103V,最大占空比 Dmax选择0.48，在最低输入电压情况下，变压器工作 在临界模式，则根据伏秒平衡Vdc*Dmax=Vor*(1-Dmax) ,Vor= Vdc*Dmax/(1-Dmax)=103*0.48/(1-0.48 )=95V匝比 n=Vor/(Vo+Vf)=95/(27.6+1)=3.32采用0B2203，如果全范围内都工作在 随输入电压变化，频率变化比如下：QR状态下，则在同一负载条件下，工作频率只跟2(Vo

10、 Vf)FsHnVdcL1 n (Vo Vf)VdcH将 Vo=27.6V、Vf=1V、VdcL=115V、n=3.32、VdcH=360V代入，可以得到 FsH=2.25FsL,如果 将低压满载工作频率设置在50k，则高压满载工作频率则工作在2.25*50=112.5 k 。变压器工作在 QR模式时，MOST开通时，变压器原边储存能量，在MOS关关闭时刻完全传递到副边，每个周期变压器原边储存的能量为2P 0.5L I变压器传递到副边的总能量等于每个周期传递的能量与频率的乘积，所以po 0.5L I 2原边峰值电流可以通过下式得到I Vdc D maxL F将 Po=166W、n =0.85、

11、Vdc=115V、Dmax=0.48、F=50K带入上式可以得到变压器原边电感 L=156uH在最低输入电压情况下，初级峰值电流最大，初级电流峰值最大值6.34A,L V min D max103 0.48Ipk63L F156 1050 10I RMS IpkDmax 2.54A初级电流波形为三角波，所以有效值为次级电流有效值Irms lpkL n1 D3max8.81a则初级绕组匝数156 10 6 6-3426 匝190 10 6 0.20 输出二极管的选择 变压器变比 27:8 ，当输入电压最高时，折算到副边的电压为 360*8/27=107V次级绕组匝数 Ns=26/3.32=8匝，选择8匝，则原边调整为由于负载为两串铅酸蓄电池，最低充电电压按照20V计算，MOSf的选择初级峰值电流 6.34A,按照1.5倍余量选择，MOST电流选择6.34*1.5=9.5A输入电压最高值 360V,反射电压95V,考虑尖峰电压100V, MOS管耐压按照0.85的 余量选择，则MOST耐压应不低于V Vin max Vor Vpk 65討27匝辅助绕组选择4匝。0.85库存MOS管中，满足电压电流条件的型号为FQA13N80所以选择该型号 MOS管。