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開關電源設計常用公式

鉅大LARGE  |  點擊量:773次  |  2020年05月15日  

MOSFET開關管工作的最大占空比Dmax:


式中:Vor為副邊折射到原邊的反射電壓,當輸入為AC220V時反射電壓為135V;VminDC為整流后的最低直流電壓;VDS為MOSFET功率管導通時D與S極間電壓,一般取10V。


變壓器原邊繞組電流峰值IpK為:


式中:η為變壓器的轉換效率;po為輸出額定功率,單位為W。


變壓器原邊電感量Lp:


式中:Ts為開關管的周期(s);Lp單位為H。


變壓器的氣隙lg:


式中:Ae為磁芯的有效截面積(cm2);△B為磁芯工作磁感應強度變化值(T);Lp單位取H,IpK單位取A,lg單位為mm。


變壓器磁芯


反激式變換器功率通常較小,一般選用鐵氧體磁芯作為變壓器磁芯,其功率容量Ap為


式中:AQ為磁芯窗口面積,單位為cm2;Ae為磁芯的有效截面積,單位為cm2;po是變壓器的標稱輸出功率,單位為W;fs為開關管的開關頻率;Bm為磁芯最大磁感應強度,單位為T;δ為線圈導線的電流密度,通常取200~300A/cm2,η是變壓器的轉換效率;Km為窗口填充系數(shù),一般為0.2~0.4;KC為磁芯的填充系數(shù),關于鐵氧體為1.0。


根據(jù)求得的Ap值選擇余量稍大的磁芯,一般盡量選擇窗口長寬之比較大的磁芯,這樣磁芯的窗口有效使用系數(shù)較高,同時可以減少漏感。


變壓器原邊匝數(shù)Np:


式中:△B為磁芯工作磁感應強度變化值(T),Ae單位為cm2,Ts單位為s。


變壓器副邊匝數(shù)Ns:


式中:VD為變壓器二次側整流二極管導通的正向壓降。


功率開關管的選擇


開關管的最小電壓應力UDS一般選擇DS間擊穿電壓應比式(9)計算值稍大的MOSFET功率管。


繞組電阻值R:


式中:MUT為平均每匝導線長度(cm);N為導線匝數(shù);為20℃時導線每cm的電阻值(μΩ)。


繞組銅耗pCU為:


原、副邊繞組電阻值可通過求繞組電阻值R的公式求出,當求原邊繞組銅耗時,電流用原邊峰值電流IpK來計算;求副邊繞組銅耗時,電流用輸出電流Io來計算。


磁芯損耗


磁芯損耗取決于工作頻率、工作磁感應強度、電路工作狀態(tài)和所選用的磁芯材料的性能。關于雙極性開關變壓器,磁芯損耗pC:


式中:pb為在工作頻率、工作磁感應強度下單位質量的磁芯損耗(W/kg);Gc為磁芯質量(Kg)。


關于單極性開關變壓器,由于磁芯工作于磁滯回線的半區(qū),所以磁芯損耗約為雙極性開關變壓器的一半。變壓器總損耗為總銅耗與磁芯損耗之和。


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