变压器的设计步骤和计算公式.ppt

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1、CCM: continous current mode连续电流模式DCM:discontinous current mode断续电流模式主要指储能电感中的电流工作状态是连续还是断续.正激和反激工作模式的原理主要区别是变压器的功能.正激只提供隔离,反激储能.1)关于开关电源的CCM和DCM状态是指变压器磁化电流，其实反激式开关电源副边电流工作状态有三种：A、磁化电流的临界状态:此时初级关断电间Toff=次级电感与输出电压之比再除以次级峰值电流。B、磁化电流的非连续状状DCM：Toff>次级电感与输出电压之比再除以次级峰值电流

2、。C、磁化电流的连续状状CCM：Toff≤次级电感与输出电压之比再除以次级峰值电流。2)正激与反激电源的模式原理单端反激式是初级MOS导通时次级二极管关断，而正激是同步的。反激式拓扑结构的工作原理，是在电源导通期间将能量储存在变压器中，在关断期间再将这些能量传递到输出。反激式变压器由一个磁芯上的两个或多个耦合绕组构成，激磁能量在被传递到次级之前，一直储存在磁芯的串联气隙间。实际上，绕组之间的耦合从不会达到完美匹配，并且不是所有的能量都通过该气隙进行传递。少量的能源储存在绕组内和绕组之间，这部分能量被称为变压器漏感。开关断开

3、后，漏感能量不会传递到次级，而是在变压器初级绕组和开关之间产生高压尖峰。此外，还会在断开的开关和初级绕组的等效电容与变压器的漏感之间，产生高频振铃如果该尖峰的峰值电压超过开关元件(通常为功率MOSFET)的击穿电压，就会导致破坏性故障。此外，漏极节点的高幅振铃还会产生大量EMI。对于输出功率在约2W以上的电源来说，可以使用箝位电路来安全耗散漏感能量，达到控制MOSFET电压尖峰的目的。箝位的工作原理箝位电路用于将MOSFET上的最大电压控制到特定值，一旦MOSFET电压达到阈值，所有额外的漏感能量都会转移到箝位电路，或者先

4、储存起来慢慢耗散，或者重新送回主电路。箝位的一个缺点是它会耗散功率并降低效率，因此，有许多不同类型的箝位电路可供选择(图2)。有多种箝位使用齐纳二极管来降低功耗，但它们会在齐纳二极管快速导通时增加EMI的产生量。RCD箝位能够很好地平衡效率、EMI产生量和成本，因此最为常用RCD箝位的工作原理为：MOSFET关断后，次级二极管立即保持反向偏置，励磁电流对漏极电容充电(图3a)。当初级绕组电压达到由变压器匝数所定义的反射输出电压(VOR)时，次级二极管关断，励磁能量传递到次级。漏感能量继续对变压器和漏极电容充电，直到初级绕组

5、电压等于箝位电容电压，此时，阻断二极管导通，漏感能量被转移到箝位电容(图4a)。经由电容吸收的充电电流将漏极节点峰值电压箝位到VIN(MAX)+VC(MAX)。漏感能量完全转移后，阻断二极管关断，箝位电容放电到箝位电阻，直到下一个周期开始(图4b)。通常会添加一个小电阻与阻断二极管串联，以衰减在充电周期结束时变压器电感和箝位电容之间产生的任何振荡。这一完整周期会在箝位电路中造成电压纹波(称为VDELTA)，纹波幅度通过调节并联电容和电阻的大小来控制因变压器的工作频率为50KHz，所以周期T=1/f=1/50*103=20(

6、us)初级绕组的MOS管的最大导通时间对应的就是最低输入电压和最大输出负载；Ton=D*T=0.5*20=10(us)输出滤波电容因是一个可变频率系统，考虑到对输出纹波的要求，因此所有计算滤波电容的值要按最低频率的要求来配置；输出电容的值决定于输出电流的要求，+5V与+12V的输出电容要根据最大输出电流的要求，计算方法为：一、变压器的设计步骤和计算公式1.1变压器的技术要求:输入电压范围；输出电压和电流值；输出电压精度；效率ηη；磁芯型号；工作频率f；最大导通占空比Dmax；最大工作磁通密度Bmax;其它要求。1.2估算输

7、入功率，输出电压，输入电流和峰值电流:1）估算总的输出功率：2）估算输入功率：3）计算最小和最大输入电流电压4）计算最小和最大输入电流5）估算峰值电流：其中:K=1.4(Buck、推挽和全桥电路）K=2.8(半桥和正激电路）K=5.5(Boost，Buck-Boost和反激电路）1.3确定磁芯尺寸确定磁芯尺寸有两种形式，第一种按制造厂提供的图表,按各种磁芯可传递的能量来选择磁芯,如下表:V表一输出功率与大致的磁芯尺寸的关系输出功率/WMPP环形磁芯直径/（in/mm)E-E、E-L等磁芯(每)/(in/mm)<50.65(

8、16)0.5(11)<250.80(20)1.1(30)<501.1(30)1.4(35)<1001.5(38)1.8(47)<2502.0(51)2.4(60)第二种是计算方式,首先假定变压器是单绕组,每增加一个绕组并考虑安规要求，就需增加绕组面积和磁芯尺寸，用“窗口利用因数”来修整。单绕组电感磁芯尺