单端反激式DC-DC开关电源变压器的设计全过程

1、单端反激式DC/DC开关电源变压器的设计全过程, 变压器的参数计算：(1) 变压器的设计要求：输出电压：10V3KV, 8mA (变压器输出之后三倍压) 输入电压：24 ±1V工作频率：50KHZ最大占空比：45%变换效率：80%(2) 基本参数计算：输入最小电压：IN min=24 - 1 0.5=22.5V输出功率：R)ut= Uout=3000 X0.008 = 24(W)输入功率：P -时PIN 一n24 =-=30(W)0.8(3) 选择磁芯：由于输出功率为24W，需要留有一定的余量，选择磁芯的型号为：EI-28。其具体参数如下：材料：PC40 尺寸：28.0*16.75*

2、10.6(mq); AP : 0.6005 ( cm4 ) ; Ae: 86 mm2A : 69.83 mm2 ；4 : 4300nH / N2 ； BS: 500mT ( 25。C )390mT( 100°C )使用时为防止出现磁饱和，实取磁通密度Bm = 250 mT(4) 粗略估计匝数比以及最大占空比(通过实际计算)VOUT (1 - Dmax )IN minDmax=3000 X0.55-22.5 X0.45=162.9 (求出结果后然后取整为Nm)因为匝数比可以根据设计理念修正为Nm = 165，从而可以产生新的 DmaxDMAXVOUTNM VIN min + VOUT3

3、00022.5 X165 + 3000=44.7%(5) 计算初级平均电流，峰值电流和电流的有效值由于输出功率为24W，用电流连续模式(CCM )比较适合。这里取 Krp为0.6Ip.avgRnVIN min!"OuTWlN min=240.8 X22.5=1.333AI p.avg1 1- c K RP DMAX21.333(1- 0.5 X0.6) X0.447=4.26A_Krr2I P .RMS = I P D MAX (3- Krp+1)= 4.26.0.447 X(0.12- 0.6 + 1) =2.054AIP.rMS 电流有效值，IP 峰值电流，Ip.AVG 平均电流

4、，KrP ( KrP=± )电I P流比例因数，dmax 最大占空比;利用Krp的值可以定量描述开关电源的工作模式，若Krp=1.0，即峰值电流和脉动电流相等，开关电源工作在断续模式；若Krp<1.0,峰值电流大于脉动电流，开关电源工作在连续模式。对于给定的交流输入范围，Krp越小意味着更为连续的工作模式和较大的初级电感量， 并且Ip和Irms (初级有效值电流)较小。(6) 计算初级电感:2 1Pout fK rpWin min Dmax ) (1-二 Krp) _ Vin min【ON _2P |R0.8 X(22.5 X0.447)2(1- 0.5 X0.6)24 X50

5、 X103 X0.6=78.7 yH(7) 计算初级以及次级绕组圈数:NpV|N minBmAeVIN min DMAXfBmAe-622.5 X0.447350 X10 X0.25 X86 X10-6-6= 9.4Ns = Nm Np= 165*9.4= 1551这里取Np为10匝，NS为1551匝。NP 初级绕组圈数，入：磁通密度， A 磁心横截面积(mA2), Ns 次级绕组线圈(8) 计算次级峰值电流以及电流有效值:=4.26=165=25.8mAIs.RMS = Is(1- DMAX),'/ - Krp+1)0.6 + 1)= 25.8 X. (1- 0.447) X(

6、76;；=13.8mAIs.RMS 次级电流的有效值，Is 次级峰值电流;(9) 计算次级电感量:2Ls = "nm Lp2=0.8 X165 X78.7 X10= 1.71H功率容量：-6Ap = Aw XAe =FT X1062fBm SKmKc（24 +需）皿2 X0.8 X50 X103 X1500 X3 X0.4 X144=0.25cm <0.6005 cm电压（W）；3：线圈导线的电流密度（上式中 A :磁芯窗口面积（cm2）; A :磁芯截面积（cm2）; R :变压器的标称输出A /mm2）; Km :窗口的填充系数； KC ：磁芯的填充系数，这里取经验值进行计

7、算，其中3 = 3; Km = 0.4 ； KC = 1。-33（11）变压器磁芯气隙（原理就是磁芯和空气串联）：（二选一）如果变压器工作时，磁通不能回到始发点，变压器的磁通会随着反复工作逐步增大， 将 导致磁通饱和，尖峰电压和浪涌电流， 立刻烧坏主功率开关管解决磁通复位的问题， 就是靠 增加气隙解决。合理的气隙不但能使变压器稳定工作， 也可以增加电源输出功率，减少变压 器的高频磁芯损耗，并且可以进一步提高开关频率，降低初次级的纹波电流。Lg0.4 冗 Lplp2BAe-33-33=0.4n X78.7 XO-6 X4.262=0.25 X0.86=0.008348sm根据经验，实际变压器的气隙值要大于计算值，气隙取Lg = 0.5mm。磁芯EI28两侧各-33-33留0.5mm的气隙。（12）确定导线规格：初级绕组导线截面积:I P. RMSSp = -T=2.054=32=0.6847 mm次级绕组导线截面积:Ss =丨 S. RMS3-33-3313.8 X10-33=4.6 xi0-3mm2初级绕组导线直径：dp =1.13 SP= 1.13X、