mathcad計算500w的雙管正激變壓器12v38a pqncp1252a rev

IC:Core:PQ3230//PC47u=60//AL=76HightFluxOD27//HT12S1

第1頁，共16 最低電壓輸Vnor395 正常電壓輸Vinmax410 最高電壓輸Vo12 輸出電壓Io40 輸出電流η 預計正激部分整機效率fsw100 選擇開關頻r 輸出電感電流紋波PoVoIo480 輸出功率Pin?Po505.263 輸入功率ηfline?50ACDmax?選擇的最大占空比Vripp?1%?Vo=120輸出紋波電壓比Rload?Vo=0.3滿載負載電Vd?0.6?二極管壓降S2Vo 次級Buck電感在最大占空比時可接Vins 27.333 受的最大輸入電壓值Vmin?370 根據(jù)這個電壓值值推算出在最低電N = n =

壓的匝比。N Vo+Dmin Vo+

=0.08

的占空Dnor?Vo+Vnor?N?

= = 驗證占空比 S3求輸出電容和電感量Vo=12 Io=40 r= fsw=100KHzBcuk要在最高輸入電壓下設計電感Vonmax?Vinmax?N=32.66

VonVmin370 IlIo40 根據(jù)負載電流和紋波電流比值，得到電感的峰值電流。Ipk?1+rIl48 列出預計最大占空比和在最?Dnor

2Vo+VdVnor?N?

= D?Dnor=

得出電感量：fsw?r?

Dnor=5.285Ilrsm?Io

?1?

2r?=40.266A 12?r226.142 ) r2226.142

變壓器次級電流有效值Id1?Io

1D??1?

26.142 正向二極管電流有效值12續(xù)流二極管電流有效值?IrIo16 續(xù)流二極管電流有效值 2 ?

2 輸出電容的紋波電流有效 = 輸出電容的紋波電流有效2?resr?Vripp0.008 根據(jù)紋波電壓得到ESR值要小Ic_rsm?Io fc?5Cout

=4.619δi?35

于2?π?fc?0.5Coo 2?π?fc?

Co?2200Ippk?Ipk?N??+15%?=4.397A Rsen 1Ippk?

=0.227? Iprsm?Isrsm?N=2.082A 在得到檢測電流電阻的值。2Prsen?Iprsm?Rsen=0.9862S5反饋電阻計算Vo=12 Io=40 Lo=5.285 N=Rlow?10Rupper?Rlow?Vo?Rlow=502S6正激變壓器設 由于初級采用了10%的勵磁電流，所以可以計算出初級電感量的大概水平Lm 40010%?Ipk?

=4.708mH 1、AP法選擇磁芯： Ku?J?dB?fsw?

?B0.25 先運用APDmax=0.45 Ku?0.3 2J? 2

s

自然冷卻的電流密

2.495 得出AP2Ae161 磁芯橫截面2Acw?149mm

磁芯窗口面Le75 磁路長度MLT6.7 繞線長度AL?5.1

電感量系數(shù)3Ve12000 磁芯體積3Wtfe? 磁芯質(zhì)量（克Bm0.3 可允許的最大磁通密度μi 磁芯磁導率N 初級/次級匝App?Ae?Acw=

3計算表面積耗散密度2At?472

感器設計手冊第三版》PtanPo14.8 估計可接受變壓器耗損Pfe?1?Ptan=2.42計算磁芯損失，通過導入允許的磁芯耗損和體積，來計算dBVe12 fsw100 列出磁芯體P_ve?Pfe

=20033

1

?B

??P_ve?

1G=[0.144 精通開關電源設計第三??mW ?14?fsw?1.55? ??cm3

4.5? ?Hz Bm??B?2=[0.289]關于磁心耗損的計算，下面使用TDKPC40給出的頻率//體積//耗損圖，查表計算在允許查表可以看出，在耗損系數(shù)在200KW/M^3時，100KHZ對應的dB是0.17- 4、計算初級匝Npp?VminDmax=35.845 變壓器在最低輸入電壓設計Nppp?VinmaxDmax=[39.72 考慮極限輸入電壓最高、占 空比最大時，是否會飽和？NssNNpp=2.855 得出次級匝Nppp?3= SETN

Dnor=Np? Ns? Nnow?Np=dB_nor?400VDnor0.269 根據(jù)匝數(shù)核算最大磁通密度dB_max?410V?

0.326 PC40@100°，0.39TLmide15.1μHNp2?10.255.818 無任何氣息的電感量Lmide1?5.1μH?Np2=7.757考慮30%的窗口面積用于繞線，那么可以得出供繞線的磁心窗口面積：2Acu?30%?Acw=44.72理想情況下，初級和次級各占用一半的繞線面積Acu_hf?Acu=22.352假如初級采用 導線，可以估算能使用的匝數(shù)N_pri

??π

?0.5mm

2??

= N_sec

??π

?0.7mm

2??

= ? ?5Vcc?16.5V=16.5V naux?Vcc

=Naaux?naux?Np=1.629 Vccide?Vnor?2=20.256Np= Ns= Naux? Nnew?Np=6、驗算占空比Dmax?Vo+360V?

Nnew 360V可以啟機，可將BO設置在370VDnor?Vo+Vd?Nnew=Vnor?Dminn?Vo+

Nnew=7、考慮線徑(考慮趨膚深度6.66cm hε

0.211mm Dcu?2?ε=0.421考慮效應和Dowell曲線下文中的 曲線和來源于《應用于電力電子技術的變壓器和電感器、理論、設計與應用》機械工業(yè)p為繞組等效層數(shù)，x為銅箔厚度和集膚深的比值。雖然這個圖是考慮正弦波h0.8660.4mm0.346 繞組等效厚k?h=ε

?0.35mm=ε2J? 2

ρ?2.3?10?5?考慮骨架和繞組結(jié)構(gòu)設置：Lcore18.5 PQ3230骨架總繞線長度 0.4mm?

= Np=根據(jù)骨架寬度，原邊可以采用0.4mm線兩股并繞，在一層內(nèi)繞完20Dcu?0.4副邊根選擇0.3mm厚度的銅箔8、計算初級導線面積：

Acu?π?242

=0.126Imag?VnorD0.354 計算初級有效電流值，選擇線徑。fsw? Dnor=0.13532Iprsm?Imrsm2

2=2.087 Apw?Iprsm=0.417J計算

?Apw 如果選擇用0.4*2計算初級直流電阻：Acu?

1687?10?

?4?

?MLT?cm

Np?Acu?=0.22交流電阻：Rp_ac?Rp?2=0.441計算初級的銅損：2Ppcu?Iprsm?Rp_ac=1.9229Isrsm=26.142Asw?Isrsm=0.052

Js?J= 22Sns?Asw=考慮銅帶：L17.5 H0.3 寬17.5mm//厚通過調(diào)整銅帶的厚度，調(diào)整銅帶的2Acu_sLH5.25 Rdc的值，一般先選擇較小的厚度Asw?Isrsm=0.052 10?5?

Ns=Sns?

=計算次級銅帶的電阻MLT67 繞一圈骨架的銅線的長度Rdc_sec?ρ?MLT? ?4??L???H?mm??mm

k?0.30

=計算次級的交流電阻： Rs_ac?Rdc_sec?1.9=0.002?計算次級的銅損：2Pscu?Isrsm?Rs_ac=1.1432計算初級和次級一起的銅損Pcu?Pscu+Ppcu=3.063考慮磁芯真實耗損：dB_nor?400V?Dnor=0.278

Ve=123?4?fsw?1.55?dB_nor 3W_Ve1?4.5?

?Hz

?2?T

=33 33Pfe1?W_Ve1?Ve=2.189Ptot?Pcu+Pfe1=5.25210、變壓器信息Lm=??4.708?103??Np= 0.4mm*2，三明治繞，里20圈。 Ns= 17.5mm*0.3mm Naux= 0.28mm*3 S7、輸出電感計算Ilrsm=40.266Ipk=482J= 2

sBm?0.6磁環(huán)選擇

Vinmax?N=32.66Lo=5.28522NI＝mH22

Lo=5.285

?

??Io

= ?mH

?AHIghtFluxOD27mmHT12mmuOD2.7 外ID1.4 內(nèi)HT1.1 厚Mpl6.35 磁路長Mlt4.5 平均單匝長度2Aee0.654 橫截面22Aww1.56 窗口面2Al 電感系μi 磁導4Ap?Aee?Aww=1.0242Nss?1000

?Lo?mH?=

Nss?考慮在直流磁場偏置下電感量下降數(shù)Hdc?0.4?π?Nss?Il=63.327 已知在56A/CM的直流磁場力作用下60材料，磁導率下降80%Nonew?1000

?Lo?mHAl?

= SETNO?Lnoload?NO275μH=7.5選擇線徑：22Dcu3?1.2 Acu3?π?4

=1.131Awb?Ilrsm=0.081

Sn?

= 4股1.2mm并計算繞線電阻Acu?ss?250?104

?5?mlt?12mm?2+27?12??2mm=3.9 Rss?NO?Acu?ss??mlt?100%?=0.002 計算電感銅損2Plcu?Rss?Ilrsm=3.9522驗算磁通密度

磁芯損耗的表明：鐵損是磁通和Bac Lo?r?

=0.065T Bdc? Lo?Io

=0.323?Bac?2.22?fswPl?492 = Afe?Aee?Mpl=4.153?T ?kHzPfe_loss_max得到總耗損：

33

(Pl?1mW)=2.04PLout?Pfe_loss_max+Plcu=5.992實際電感為10圈，1.2mmHighFlux磁導率60AL60實際電感為10圈，1.2mm

=?Lfuload?Lo=5.285S8半導體計算MOS和STB Coss?180Bvdss500 最高耐壓Rdson?0.25 Qg30 柵極總電Qgd15 柵極-導通耗損計算：2Pcond?Iprsm?Rdson?Dmax=0.5212開關交叉耗損Idrv_pk?0.25

?t1 1

=60?VnorPswon ?fsw=0.428 Pcoss ?Coss

fsw=0.351??t2

=60Pswoff

Iprsm?Vinmax?26

fsw=0.428總耗損Psw_mos?Pcond+Pswon+Pswoff+Pcoss=1.728輸出二極管耗損：PIVNVinmaxVo44.66 100