单端反激式开关电源变压器

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1、第卷第期电子设计工程年月单端反欲式升美由源交忌器郭庆明何云峰王昌明张爱军南京理工大学精密仪器系江苏南京摘要!基于反激式变压器拓扑原理设计了单端反激式变压器用于电缆绝缘电阻测试仪高压电源的逆变升压模块提出单端反激式开关电源变压器设计时一些关键参数的选择原则和设计步骤及验证方法总结了设计过程中的一些注意事项使用结果表明该设计方法在简化和明确变压器设计过程的同时所设计的变压器应用于绝缘电阻测试仪升压模块中约的逆变升压时表现出稳定的升压性能关键词!开关电源变压器单端反激式升压模块中图分类号!文献标识码!文章编号!!!!!!!!!!变压器的使用

2、在升压和降压电源中很常见开关电源根中分别为开关管栅极脉宽调制信据不同的输出要求采用不同的变压器拓扑电路同样的电源号漏源极电压整流二极管和电流负载输出端正极也采用不同的变压器拓扑实现在所有拓扑中反激式变压器性端电压波形反馈输出端正极性端电压波形构成的升压式开关电源具有电路简单元器件最少的优点在小功率开关电源中经常采用而变压器的设计需要技术人员根据一些经验参数来进行变压器的设计和绕制会出现经验设计多于准确的参数设计而且在高频条件下变压器的设计和制作不同于普通的工频变压器更加需要实际经验和理论设计两者相互结合本文结合实际设计和制作变压器的经

3、验提出一种工作于断续电流模式下的反激式变压器设计方案并给出相关参数设计方法图反激式变压器的工作原理图反激式变压器的基本工作原理单端反激式变压器设计图为反激式变压器的工作原理图其中开关管单端反激式变压器设计流程如图所示首先根据逆变的导通和截止使得原边绕组线圈产生交变电流信号当原边绕组导通期间次级绕组输出电压为上负下正整流二极管升压模块前后电路的需要列出输入电压输出电压参数开和截止输出电容和放电当原边绕组截止时次级关频率额定输出功率等整个系统需要变压器完成的参数要输出电压为上正下负整流二极管和导通输出电容求包括分别为输入直流电压最小值和充

4、电与正激式电路充放电过程相反可以从输入输出电最大占空比开关频率输出最大功率等参数然压电流波形关系图中得出模式下的工作过程其后再按照下面步骤设计合适的开关变压器收稿日期!稿件编号!作者简介郭庆明男河南安阳人硕士研究生研究方向智能仪器的设计!电子设计工程"!"#!型磁芯原边绕组电流最大输入电流!!!!!!!!!!!!!!!原边电流峰值!!原边电流有效值!!图!反激式变压器设计流程式可根据有效值的定义求积分得到原边电感量选定工作点原边电感量为最低的交流输入电压对应于最大的输出功率由原边电感电流在开关管导通和截止期间电流的峰值相等和电磁!!!

5、!!!!!!#!感应定理得到!!!!!!!!!!!!原边绕组匝数在断续电流工作模式下由法拉第电磁感应定律式中为原边反激电压单位为为原边电感单位为可以推出占空比和反激电压的关系!!!!!!!!!!!这个匝数计算出来为原边最少匝数取匝其中为求出占空比后在前端脉宽调制电路中控制前端信号的磁芯饱和磁通密度选定磁芯后就已经确定占空比使其符合变压器的设计要求此外反馈调节占空比副边绕组匝数可以稳定和达到要求的输出电压副边绕组匝数为!!!"从式可知反激电压和占空比的关系可以在后续这里取值匝为输出整流二极管的导通压降变压器调节中选择合适的开关管占空比越

6、小反激电压对于多路输出变压器而言先修改前面的输出功率为各就越小路输出功率之和带入各路对应的的值即可计算出各磁芯的选择路输出的匝数设计时需要在变压器引入反馈绕组来调节高频变压器的最大承受功率与磁芯截面积和窗和稳定前端脉宽调制电路的占空比反馈电压为可以口面积的面积积之间存在求得反馈绕组匝数为匝取整匝!!!!!"绕组线径和绕线方式!由电流密度定义可以求出绕线的最小线径由实际功率可以计算出最大输出功率升压开关电源的!!!效率一般在之间设计中!取为为!"窗口利用系数取典型值取一般值为电流采用圆形导线分别为原边绕组电流电流密度截面积直径反馈输出绕

7、组密度取一般值每个磁芯都有固定的面积积在厂电流电流密度截面积直径家提供的磁芯参数表里面查询大于或等于所求面积积的磁芯可以获得符合要求的形磁芯其中磁芯参数如负载输出绕组电流电流密度截面积直径图所注其中相关尺寸数据如下为了减小高频干扰的影响在计算绕组线径时电流密度取值比计算面积时稍微小一点取值以使得导线线径在满足绕组电流和功率的情况下选用细导线并绕由于的面积积为大于因此选择的方式绕制原边绕组设计中采用线径的导线并$$郭庆明!等单端反激式开关电源变压器绕线数取线并绕的方式绕制原边线圈验证设计!引入气隙验证最犬磁感应强度单端反激式变压器的设计

8、和制作时必须引入气隙否则验证最大磁感应强度是否是超过磁芯的允许值会出现磁芯饱和本设计和制作选择在所选系列磁芯两边!!垫磁性材料使磁回路加入适当的气隙如图所示小于磁芯磁感应强度最大值当原边线圈流过峰值电流时此时磁芯达到最大