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一款IC开关电源的反激式变压器规划方案(一)
来源:ob欧宝体育综合 | 作者:ob欧宝体育综合 | 发布时间: 2022-09-24 15:14:27 | 21 次浏览 | 分享到:
  反激式电源变换器规划的关键因素之一是变压器的规划。在此咱们所说的变压器不是真实意义上的变压器,而更

  反激式电源变换器规划的关键因素之一是变压器的规划。在此咱们所说的变压器不是真实意义上的变压器,而更多的是一个能量存储设备。在变压器初级导通期间能量存储在磁芯的气隙中,关断期间存储的能量被传送给输出。初次级的电流不是一起活动的。因而它更多的被认为是一个带有次级绕组的电感。

  反激电路的首要优势是本钱,简略和简略得到多路输出。反激式拓扑关于100W以内的体系是有用和廉价的。大于100W的体系由于侧重下降设备的电压和电流,其它比如正激变换器方法就变得更有成效。

  反激式变压器规划是一个重复的进程,由于与它的变量个数有关,可是它不是很困难,稍有经历就可快速和简略的处理。在变压器规划之前的重点是界说电源参数,比如输入电压,输出功率,最小作业频率,最大占空比等。依据这些咱们就能够核算出变压器参数,挑选适宜的磁芯。假如核算参数没有落在规划范围内,重复核算是必要的。运用网站上的EXCEL电子表格能够简略的处理这些过程。

  归于ISMPS IC的IR40xx系列开始规划运用于准谐振方法,这意味变压器作业于不接连形式(磁场不接连,当变压器中的能量传递到次边后磁场反回到零)。在PRC形式中的变压器一般也作业于不接连状况,若作业于接连状况时作业频率设置的很低(约20KHz时一般不有用,由于需求较大尺度的磁芯)。因而本运用手册仅包含不接连规划的实例。

  首要核算总输出功率,它包含一切次级输出功率,辅佐输出功率和输出二极管的压降。一般首要输出电流若大于1A运用肖特基二极管,小于1A运用快康复二极管,当小电流输出时辅佐绕组可用1N4148整流(主张辅佐电压为18V,电流为30mA)

  关于多路输出电源需求重复核算找出最佳变比,需求对输出电压采纳一些折中以保证匝数为整数,没有半匝。

  或许运用规范磁芯经过研磨中心段得到所需的Alg值它也能够用下式由初级电感Lp(μH)和初级匝数Np核算出。

  图2给出不接连形式初级电流波形。能够看出在t1导通期间有一斜坡电流,其上升斜率受直流总线电压和初级电感Lp操控,终究到达方才所核算的峰值电流值Ip.在t2关断期间初级无电流流过。在I=Ip处呈现峰值磁通。由于IR40xx是自准谐振电路,t1与t2的转化依赖于输出负载和输入电压。核算时咱们可采用变压器最坏情况下的最低频率,最低直流总线电压和最大负载。

  下一步是核算所需磁芯尺度和气隙。首要挑选磁芯尺度,能够运用第五部分给出的磁芯类型和尺度挑选恰当的功率等级。依据下式由有用截面积Ae(cm2)核算出最大磁通密度Bm,作为磁芯挑选依据(Bm应在2000~3000高斯之间,低于2000磁芯未被充分运用,高于3000依据所用铁氧体资料或许发生饱满)。

  经过改动次级匝数(Ns)可使Bm在所需范围内,也可直接改动初级匝数(Np)。关于专门磁芯添加次级匝数将下降Bm,反过来削减次级匝数将增大Bm.

  沟通磁密BAC的运用可依据厂商供给的磁芯损耗曲线。它给出磁通的沟通成分而不是峰峰值。这对不接连变压器规划可很便利由下式算出

  下一步是核算所需气隙。这意味着先要核算无隙磁芯的相对导磁率μr,它可由磁芯参数Ae(有用截面积cm2),Le(有用磁路长度cm2),AL(电感系数nH/匝2)核算出

  现在能够核算气隙的厚度了。气隙仅在磁芯的中心部分研磨,这样有助于避免磁芯边缘磁通走漏对周围元件发生EMI噪声(但是关于发展中或小的产品用绝缘资料垫在磁芯外部取得所需气隙是能够接纳的。但有必要牢记外部气隙是核算值的一半)。Ig最小是0.051mm,这是Alg的束缚和研磨容许差错。Ig核算公式如下:

  跟着参数的核算和确认咱们现在需求核算适宜的导线规范。首要需求依据实践骨架宽度(BW)核算可用骨架宽度(BWA),初级绕组(L)层数,余留宽度(M)。初级可绕1,2层或3层但要尽量削减层数以下降初级绕组电容(也可用胶带绝缘初级能有用的下降绕组电容)和漏电感。余留尺度取决于由体系输入电压和安全处理决议的所需绝缘程度(详见第4部分变压器结构)。另一可行方法是次级

  绕组绝缘增大3倍就无需余留空间,这一方法一般运用于首要考虑变压器尺度的场所,此发能减小变压器尺度,但一般引起本钱添加

  现在依据可运用的绕组宽度核算出初级导线规范,由初级匝数核算出包含绝缘层在内的导线外(OD,mm)。核算的意图是为了让初级绕组掩盖整个骨架宽度以发生最强的耦合

  现在由第5部分的导线规范表(它是个好的开始)或许厂商供给的适宜的导线规范表能够挑选与所核算OD值相匹配的导线规范。依此能得到导线的圆密尔值(CM),进一步能够核算初级绕组电流容量(它是反推电流密度的根底)它被界说为“圆密尔每安培”或CMA

  核算的CMAp值应在200~500之间,低于200的电流密度太高,它会导致发热和功率损耗,高于500导线未被运用到额定电流容量值。假如核算的CMAp低于200需重复核算,能够添加绕组层数或挑选大一规范的磁芯。

  假如CMAp高于500就削减绕组层数或小一规范的磁芯进行重复核算。作为一个规范初级导线AWG之内。这是由于在高频时电流只在导线外表活动,大规范导线的中心没有被运用,电流会集在导线外表,这样就减小了导线有用栽流截面。能够用多股导线战胜这以问题,例如多股规范26AWG导线可给出相同的有用CMA.

  现在咱们需求核算辅佐绕组导线规范和次级绕组导线规范(或多路输出电源的绕组)。运用下式能够核算出恰当绕组的次级峰值电流

  此处Pox是所核算的次级绕组的输出功率,Po是从前核算的总输出功率。这保证所核算的次级峰值电流和特定输出功率相匹配,这一点对多路输出电源很重要,能保证次级导线规范不超支,这假定次级是独自绕组。一个可选的方法是叠加

  在图3所示比如中次级S1传导S1,S2,S3的和电流,次级S2传导S2,S3的和电流,因而导线的规范有必要于之相适应。Ispx核算公式变为下式:

  此处ΣPox是各绕组功率之和,例如在图3 b)中S1+S2+S3为S3绕组,S1+S2为S2绕组。S3依旧传导它自己的电流,核算是简略的。现在次级RMS电流(Isrms)能够下式核算:

  图4给出IR40xx漏极电压,初级电流,变压器次级电压和次级电流。据此能够看出初、次级之间的联系,初、次级电流是怎么不在同一时间活动的。

  留意此处核算的初级所用CMA(电流容量)要保证与初级和次级的电流容量相匹配。由所核算的CM值从导线规范表中挑选适宜的导线。

  若或许的话总是在相邻低点的AWG号(它是相邻较大导线规范)邻近取值。次级导线AWG时主张不运用单根导线,其原因在前面关于初级导线规范时已提及到,所以绕组就需求用小规范的导线或许绞合线(它一般是多股导线织造而成这种导线一般是定做,价格昂贵,但它运用作用好)并联运用。