開(kāi)關(guān)電源變壓器學(xué)習(xí)培訓(xùn)資料(反激式變壓器設(shè)計(jì)AP法)

1、學(xué)習(xí)培訓(xùn)教材學(xué)習(xí)培訓(xùn)教材AP法法 反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)(1)技術(shù)部培訓(xùn)教材 本設(shè)計(jì)為小功率非連續(xù)工作模式的反激開(kāi)關(guān)電源變壓器的一種設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)為小功率非連續(xù)工作模式的反激開(kāi)關(guān)電源變壓器的一種設(shè)計(jì)方法，在選用類似方法，在選用類似MAMAx50215021芯片時(shí)，變壓器很容易獲得芯片時(shí)，變壓器很容易獲得15W15W的輸出功率。的輸出功率。1. 1. 設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式1.1 1.1 計(jì)算面積乘積值計(jì)算面積乘積值A(chǔ)pAp 1.1 1.1xP POUTOUTxD DMAXMAXx10103 3 Ap (mm Ap (mm4 4) (1) ) (1) xK KP PxK KT TxK KU UxJ Jx

2、B BMAXMAXxf fSWSW 式中：式中：AP - AP - 磁芯面積乘積磁芯面積乘積 Ap=Aw.Ae(mmAp=Aw.Ae(mm4 4) ) P POUT OUT - - 變壓器輸出功率（變壓器輸出功率（W W） D DMAX MAX - - 最大導(dǎo)通占空比（通常為最大導(dǎo)通占空比（通常為0.5)0.5) - - 變壓器預(yù)期的效率變壓器預(yù)期的效率 K KP P - - 分配給初級(jí)繞組的面積（通常為分配給初級(jí)繞組的面積（通常為0.50.5） K KT T - - 初級(jí)初級(jí)RMSRMS（等效串聯(lián)電阻）電流和平均電流之比，（等效串聯(lián)電阻）電流和平均電流之比， 非連續(xù)反激模式非連續(xù)反激模式K

3、KT T 0.550.550.650.65 K KU U - - 窗口填充系數(shù)窗口填充系數(shù)( (一般取一般取0.4)0.4) J J - - 電流密度電流密度( (一般取一般取3 3 10 A/mm210 A/mm2 ） B BMAX MAX - - 最大工作磁通密度最大工作磁通密度( (反激式一般取反激式一般取0.12T 0.12T 0.15T)0.15T) f fSW SW - - 開(kāi)關(guān)工作頻度（開(kāi)關(guān)工作頻度（KHz)KHz) 反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)(1)技術(shù)部培訓(xùn)教材1.2 1.2 計(jì)算次級(jí)電感計(jì)算次級(jí)電感LsLs (V(VO O+V+VD D) )x(D(DOFF(MAX)OFF(M

4、AX) )2 2 x1010-3-3 Ls (H) (2) Ls (H) (2) 2 2xI IOUTOUTxfSWSW 式中：式中：V VO O - - 次級(jí)輸出電壓次級(jí)輸出電壓(V) (V) V VD D - - 次級(jí)整流二極管正向壓降（次級(jí)整流二極管正向壓降（V V） D DOFF(MAX)OFF(MAX) 最大截止占空比最大截止占空比 I IOUTOUT - - 次級(jí)輸出電流（次級(jí)輸出電流（A A） 1.3 1.3 計(jì)算初級(jí)電感計(jì)算初級(jí)電感L LP P V V2 2ININ（MINMIN）xD D2 2MAXMAXx x1010-3-3 L LP P (H) (3) (H) (3) 2

5、 2xP POUTOUTxfSWSW 式中：式中： V VININ（MINMIN）- - 初級(jí)輸入最低電壓初級(jí)輸入最低電壓(V) (V) 反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)(1)技術(shù)部培訓(xùn)教材1.4 1.4 計(jì)算初級(jí)繞組匝數(shù)計(jì)算初級(jí)繞組匝數(shù)NpNp V VIN(MIN)IN(MIN) xD DMAXMAXx10103 3 Np= ( Np= (匝匝) (4) ) (4) Ae AexB BMAXMAXxfSWSW 式中：式中：Ae - Ae - 磁芯有效截面積磁芯有效截面積(mm(mm2 2) ) 1.5 1.5 計(jì)算次級(jí)繞組匝數(shù)計(jì)算次級(jí)繞組匝數(shù)NsNs Ns= Np Ls (Ns= Np Ls (匝匝

6、) (5) ) (5) Lp Lp1.6 1.6 計(jì)算偏置繞組匝數(shù)計(jì)算偏置繞組匝數(shù)N NBIASBIAS V VBIASBIAS N NBIASBIAS = NS (6) = NS (6) Vo+V Vo+VD D 式中：式中： V VDB DB - - 偏置繞繞組整流二極管正向壓降偏置繞繞組整流二極管正向壓降(V) (V) 反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)(1)技術(shù)部培訓(xùn)教材1.7 1.7 計(jì)算初級(jí)繞組計(jì)算初級(jí)繞組RMSRMS電流電流I IPRMSPRMS P POUT OUT D DMAXMAX I IPRMSPRMS = = x (A) (7) (A) (7) 0.5 0.5xD DMAXMAX

7、xxV VIN(MIN)IN(MIN) 3 3 1.8 1.8 計(jì)算次級(jí)繞組計(jì)算次級(jí)繞組RMSRMS電流電流I ISRMSSRMS I IOUT OUT D DMAXMAX I ISRMSSRMS = = x (A) (8) (A) (8) 0.5 0.5xD DMAXMAX 3 3 反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)(1)技術(shù)部培訓(xùn)教材2.2.設(shè)計(jì)例設(shè)計(jì)例 2.12.1設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)條件 V VININ =36V-72V J =9.8 A/mm2 =36V-72V J =9.8 A/mm2 V VOUTOUT=5.1V V=5.1V VBIASBIAS=11.7V=11.7V I IOUTOUT=1.1

8、A V=1.1A VD D =0.7V=0.7V fsw =262KHz fsw =262KHz =0.8 =0.8 B BMAXMAX=0.12T=0.12T2.22.2設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟第一步：面積乘積第一步：面積乘積ApAp 1.11.1xP POUTOUTxD DMAXMAXx10103 3 1.1 1.1x(5.1(5.1x1.1)1.1)x0.50.5x10103 3 Ap = Ap = xK KP PxK KT TxK KU UxJ JxB BMAXMAXxf fSWSW 0.8 0.8x0 0.5 5x0.40.4x0.550.55x9.89.8x0 0.1212x262262

9、=113mm=113mm4 4 選取選取TDK-PC44-EPC13-Z TDK-PC44-EPC13-Z 其中其中 Aw=14.5mmAw=14.5mm2 2 Ae=12.5mm Ae=12.5mm2 2 反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)(1)技術(shù)部培訓(xùn)教材 第二步：次級(jí)電感第二步：次級(jí)電感LsLs (Vo(VoxV VD D) )x(D DOFF(MAX)OFF(MAX) )2 2 x1010-3-3 (5.1 (5.1+0.7)0.7)x0.50.52 2 x1010-3-3 Ls = Ls = 2 I 2 IOUTOUTxf fSWSW 2 2x1.11.1x262262 =0.0000025

10、(H)=2.5(uH) =0.0000025(H)=2.5(uH) 其中其中 D DOFF(MAX)OFF(MAX)=1-D=1-DMAXMAX=1-0.5=0.5=1-0.5=0.5 VD VD取取0.7V 0.7V 第三步第三步: : 初級(jí)電感初級(jí)電感LpLp V VIN(MIN)IN(MIN)xD D2 2MAXMAXxx1010-3 -3 36 362 2x0.50.52 2 x0.8 0.8 x1010-3-3 Lp = Lp = 2 2xP POUTOUTxf fSWSW 2 2x(5.15.1x1.11.1)x262262 = 0.000088(H)=88(uH)= 0.0000

11、88(H)=88(uH) 反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)(1)技術(shù)部培訓(xùn)教材 第四步：初級(jí)匝數(shù)第四步：初級(jí)匝數(shù)NpNp V VIN(MIN)IN(MIN)xD DMAXMAXx10103 3 3636x0.50.5x10103 3 Np = = = 45.8=46(Np = = = 45.8=46(匝匝) ) Ae AexB BMAXMAXxf fSWSW 12.5 12.5x0 0.1212x262 262 第五步第五步: : 次級(jí)匝數(shù)次級(jí)匝數(shù)NsNs Ns =NpNs =Npx Ls=46Ls=46x 2.5 =7.7=8( 2.5 =7.7=8(匝匝) ) Lp 88 Lp 88第六步第六步:

12、 : 偏置匝數(shù)偏置匝數(shù)N NBIASBIAS V VBIAS BIAS 11.7 11.7x8 8 N NB B = = xN NS S = = 17.6=18(= = 17.6=18(匝匝) ) V VO O+V+VD D 5.1+0.2 5.1+0.2 反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)(1)技術(shù)部培訓(xùn)教材 第七步：初級(jí)第七步：初級(jí)RMSRMS電流電流I IPRMSPRMS P POUT OUT D DMAX MAX 5.1 5.1x1.1 0.5 1.1 0.5 I IPRMSPRMS = = = . = = = . 0.5 0.5xD DMAXMAXxxV VIN(MIN)IN(MIN) 3 0

13、.5 3 0.5x0.50.5x0.80.8x36 3 36 3 =0.318(A)=0.318(A)第八步第八步: : 次級(jí)次級(jí)RMSRMS電流電流I ISRMSSRMS I IOUT OUT D DMAX MAX 1.1 0.5 1.1 0.5 I ISRMSSRMS = . = . =1.796=1.8(A) = . = . =1.796=1.8(A) 0.5 0.5xD DMAXMAX 3 0.5 3 0.5x0.5 3 0.5 3 反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)(1)技術(shù)部培訓(xùn)教材 第九步：計(jì)算趨膚深度第九步：計(jì)算趨膚深度S S和選取繞組線徑和選取繞組線徑 66.166.1 66.1 66

14、.1 S = = = 0.129=0.13(mm) S = = = 0.129=0.13(mm) f 262 f 262x10 03 3 初級(jí)線徑初級(jí)線徑 I IPRMS PRMS 0.318 0.318 D DN N = 1.13 . = 1.13 . = 0.20 = 1.13 . = 1.13 . = 0.20 J 9.8 J 9.8選用選用QA-1,0.2QA-1,0.2漆包線漆包線次級(jí)線徑次級(jí)線徑 I ISRMS SRMS 1.8 1.8 D DS S = 1.13 . = 1.13 . = 0.48 = 1.13 . = 1.13 . = 0.48 J 9.8 J 9.8考慮趨膚深

15、度選取考慮趨膚深度選取QA-1QA-1，0.20.2x6 6多股漆包線多股漆包線偏制繞組由于電流約偏制繞組由于電流約10mA10mA，選用，選用QA-1,0.2QA-1,0.2漆包線漆包線 反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)(1)技術(shù)部培訓(xùn)教材 3. 3. 變壓器繞組結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)變壓器繞組結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.1 3.1 變壓器線路圖如下：變壓器線路圖如下：123456，79，10 反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)(1)技術(shù)部培訓(xùn)教材 3. 3. 變壓器繞組結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)變壓器繞組結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.2 3.2 變壓器繞線結(jié)構(gòu)為減小漏感，用夾繞法，結(jié)構(gòu)如下：變壓器繞線結(jié)構(gòu)為減小漏感，用夾繞法，結(jié)構(gòu)如下： N4-5 0.2 /18Ts 0.06x7N4-5 0.2 /18Ts 0.06x7膠帶膠帶2Ts