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《开关电源高频flyback_变压器 高频flyback 变压器(偶合电感器)最佳之设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、高频FLYBACK变压器(偶合电感器)最佳之设计一.前言:由于市场日益竞争,如何将产品的价格降低,体积缩小,品质提高变成现今大家所共同努力的目标.而在SwitchPowerSupply的领域里,变压器是非常重要的一部份,而Flyback变压器更在其中占了举足轻重的地位.如何将变压器最佳化,就显得额外的重要.我们可以从很多SPS书籍中获得Flyback变压器的设计方法,虽然不尽相同,却是大同小异.就一个设计者的角度来说,设计一个Flyback变压器并不难,只要将设计的参数订定,依照书上所写的设计步骤,一
2、个变压器就诞生了,在这变压器诞生的同时,你难道不会怀疑,这变压器是否为最佳的变压器呢?因为在这设计的参数里还隐藏了不确定的因数.例如Flyback变压器初级测电感值参数的订定,你如何能确定你刚开始设计所选定的感值对这颗变压器是最佳感值呢?本文将针对设计参数做进一步的探讨,以达到变压器的最佳化.二.变压器设计:在实际设计变压器时,有两个原则是必须注意到的:(1)温升:这是设计变压器最主要的项目和目的,安规里有规定变压器的最高温升,变压器的温升需在安规的限制范围内.例如:classA的绝对温度不能超过90
3、°C;classB不能超过110°C等等,这都是我们设计必须遵循的准则.(2)经济:想在这市场上与人竞争,经济考量是不可或缺的,尤其是变压器往往是机器COST中的主要部分之一,所以如何将变压器的价格,体积,品质掌握到最佳,就是我们所努力的方向.1.设计步骤:要将变压器最佳化,需将不同的参数重复代入计算,如果利用Excel的方程式或利用程式语言将公式写下来,这样将变得很简单,只要改变参数就可得到结果.(1).参数的订定:在设计变压器之前,需先预定一些参数,很多书籍上这些参数都不同,不同的设计参数,设计流
4、程亦不同,现在针对Flyback变压器最常用的设计参数:输入电压:Vin,输入的频率:fs,最大Dutycycle:Dmax,初级与次级圈数比:N,初级电感值:Lp,输出电压:Vo,输出最大:Wo.线圈的电流密度:J,最大磁通密度:Bmax,最大绕线因数:Kw(2)由这些设计参数算出:◆Dutyon(初级测导通的比例)◆Dutyoff(次级测导通的比例)◆初级交流电流值(ΔIpp)◆初级电流Peak值(Ip(peak))◆初级电流RMS值(Irms)◆初级线圈的线径(Φp)◆次级电流Peak值(Ip(
5、peak))◆次级电流RMS值(Irms)◆初级线圈的线径(Φs)◆有效磁路面积与铁心可绕面积的乘积(Ac*Aw)在由Aw*Ac选择适当的铁心.设计参数里有些是定死的,例如:Vin,fs(IC操作频率),Dmax(ICmaxdutycycle),Vo,Wo.有些是依经验所定的,例如:电流密度:J(classA自然散热<500A/,classB<700A/);最大磁通密度Bmax(100°C饱和磁通密度的80%);最大绕线因数Kw(若将漆包线的绝缘厚度算入与减掉安规间距,EE与EIcore<0.4).有
6、些是可变的,也是最不确定设计参数,例如:初级与次级圈数比N,初级电感值Lp;N的决定条件为:即使再最低压时,亦能提供稳定的输出电压和能量.因N直接影响到Dutycycle的大小,N愈大,Dutyon愈大,Ip(rms)愈小,铜损愈小,Aw*Ac愈小所以IC的Dutymax就是选定N的限制,可以从下式订定N值..至于感值Lp的选定直接影响core的大小和操作的模式(CCMorDCM),也是我们所要探讨的目标.1.设计理论:在刚开始不知道系统操作于何种模式下时,分别对CCM与DCM不同操作模式下做理论推导
7、.(1)操作于CCM模式时由将初级与次级圈数比代入à;……(I)由,将代入à……(II)若不考虑效率问题,则将(II)代入à……(III);……(Ⅳ)由磁通连续定则àà……(Ⅴ);……(VI)……(Ⅶ)……(Ⅷ)由:初級導線面積;:次級導線面積若不將安規間距與漆包線的絕緣厚度考慮進去,則……(Ⅸ)由(gauss)à(cm)乘以IXà……(X)若將安規間距與漆包線的絕緣厚度考慮進去(如此的做法比较不会因考虑集肤效应采用多股线而产生误差)在不考虑温度效应下,集肤深度(cm)选择半径小于集肤深度的线径.則:
8、初級導線總面積;:次級導線總面積:安规间距(margintape)所占的面积à(2)操作于DCM模式下à……(i)由,将代入à……(ii)由法拉第定律àà……(iii)……(iv)à……(v)……(vi)之後則同CCM……(vii)将以上公式用Excel的方程式或利用程式语言将公式写下来,将设计参数代入后,用DCM算出其Dutyon与Dutyoff,若,则操作于DCM,则操作于Boundary,则操作于CCM以此作为分隔CCM与DCM.若只改变Lp的值,
