开关电源变压器设计介绍

开关电源变压器设计介绍第一页，共十二页，2022年，8月28日开关电源电路图2010.5.12R&D第二页，共十二页，2022年，8月28日

开关变压器工作原理电路

(例反激式转换器)1.反激式开关电源电路（第一页）2.开关变压器功能

a.磁能转换（能量储存）b.绝缘

c.电压转换

3.工作流程

a.根据PWM(脉宽调制法)控制,当晶体管（例功率

MOSFET）打开时电流流过变压器初级绕组,这时变压器储存能量（在磁心GAP）

,与此同时,因为初级绕组和次级绕组极性不同

,整流二极管断开时电流流过次级绕组;b.因为次级绕组极性是不同于初级绕组,当晶体管关闭（例功率MOSFET）时存储的能量将被释放（从磁心GAP）.同时整流管也打开.所以，电流将流过开关电源变压器的次级绕组;2010.5.12R&D第三页，共十二页，2022年，8月28日2010.5.12R&D开关变压器工作原理电路

(例反激式转换器)c.

反馈绕组提供PWM工作电压（控制）,所以反馈绕组的圈数是依照PWM的工作电压来计算

;例如

,UC3842B（PWM）工作电压是10-16Vdc,你必须是依照这个电压计算反馈圈数

,否则UC3842B（PWM）将不能正常工作!一般,UC3842B（PWM）损坏时，反馈电压是超过30Vdc.

4.主要参数对整个路的影响

a.电感:如果初级电感太低

,变压器将储存的能量少，使输出电压不连续;如果次级电感也低

,变压器的能量将不能完全释放

,所以，输出电压将是非常低;这时PWM将不能正常工作.此时反馈绕组的电感也是过低或过高,第四页，共十二页，2022年，8月28日2010.5.12R&D开关变压器工作原理电路

(例反激式转换器)b.漏电感:如果漏电感太高,它将产生一个高的尖峰电压在初级绕组.它是非常的危险

.因为高的尖峰电压可以损坏晶体管

!另一方面,漏电感将影响开关电源变压器对电磁干扰的测试,它对整个电流将产生更多的噪音;所以开关变压器要求低漏电感.c.绝缘强度:因为初级地是不同次级地;它有一个高电压在初级与次级之间,所以，它有很好的绝缘!第五页，共十二页，2022年，8月28日2010.5.12R&D反激式开关电源变压器计算

举例

一。基本设计条件

1.输入85-264Vac/输出5Vdc2A2.最大工作比40%(晶体管关闭和打开的时间比率

)3.工作频率75kHz4.温度等级:classB二。基本的设计步骤

1.

变压器尺寸

Ae*Ap=PB*102/2f*B*j*ŋ*KAe----有效截面积

Ap----磁芯绕线面积

PB----输出功率

f-----工作频率

B-----有效饱和磁通

j-----电流密度

ŋ-----变压器效率

K-----骨架绕线系数

Ae*Ap=2(5.0+0.7)*102/2*75*103*0.17*2.5*0.8*0.2Ae*Ap=0.112(cm4)第六页，共十二页，2022年，8月28日2010.5.12R&D

根据磁芯数据,我们可以选择EE2219磁芯

(东磁);它的Ae*Ap值是0.408*0.397=0.162(cm4)2.初级临界电感

LMIN=UP2*α2*T*10-6/2P0（H）

LMIN-----初级临界电感

UP-----初级最大电压

α-----工作比

T-----周期

P0-----变压器输入功率

LMIN=115*115*0.4*0.4*13.33*10-6/2*(5+0.7)*2*1.2LMIN=1.0(mH)备注

:根据经验,计算实际输出功率等于1.2倍输出功率;反激式开关电源变压器计算

举例

第七页，共十二页，2022年，8月28日2010.5.12R&D3.初级峰值电流

IP=2P0/UPMIN*αMAXIP-----初级峰值电流

UPMIN-----初级最大电压

IP=2*2*(5.0+0.7)*1.2/115*0.4

IP=0.595(A)4.初级绕组圈数

NP=LP*IP*104/Ae*BNP-----初级绕组圈数

NP=1.0*10-3*0.595*104/0.395*0.17NP=88(Ts)5.次级绕组圈数

NS=NP*US*（1-αMAX）/UPMIN*αMAXNS-----次级绕组圈数

US-----次级最大电压

NS=88*(5.0+0.7)*(1-0.4)/115*0.4反激式开关电源变压器计算

举例

第八页，共十二页，2022年，8月28日2010.5.12R&D

NS=7(Ts)反馈绕组圈数

Nf=15(Ts)6.线径

d=1.13*(I/j)1/2d-----线径

Ieff-----有效工作电流

Ieff=Ip*(α/3)1/2=0.595*(0.4/3)1/2=0.217(A)dp=1.13*0.233(j=4)dp=0.26(mm)反馈绕组线径

df=0.21(mm)次级使用绞线

,d=1.13*(I/j)1/2=1.13*(2/4)1/2=0.8(mm)din=d/n1/2din-----2UEW线径

n-----绞线股数

ds=0.55*2(mm)反激式开关电源变压器计算

举例