电气工程EI期刊排名开关电源变压器设计与参数介绍
开关电源在现代电力电子技术的应用中扮演着至关重要的角色,它通过控制开关管的开通和关闭时间来维持稳定的输出电压。这种电源通常由脉冲宽度调制控制IC和MOSFET构成,与传统线性电源相比,随着输出功率增加,成本也会上升,但两者的增长速率有所不同。
对于许多电子设备来说,开关电源是不可或缺的一环,同时也是易发故障的关键部件。变压器开关电源变压器提供了一种有效解决这个问题的手段,它能够帮助我们调节输入电压,从而确保设备安全、稳定地运行。
在设计开关電源變壓器时,我们需要考虑以下几个方面:首先,漏磁应尽量小,以减少绕组的漏感;其次,要使结构设计便于绕线和引出线,这不仅简化了变压器安装过程,也对维修和生产非常有帮助。在进行设计前,我们还需合理规划空间以保证良好的散热条件。如果在设计过程中全面考虑以上因素,那么这样的设计将能够提高開關電源變壓器的安全性和寿命。
材料选择对于開關電源變壓器尤为重要,其中磁芯的选择尤为关键,不同用途可能需要不同的材料。在日常生活中最常见的是锰锌铁氧化磁心,这种类型广泛用于输入滤波器,并且由于其低廉价格、高适应性能以及良好的高频性能,因此被广泛使用。
确定芯片工作频率为70KHz,可以通过外部RC网络进行设置,而工作频率等于开关频率。外设功能可以增强对開關電源設計的灵活性,并支持外部同步功能,与UC384X系列具有相似的功能。变压器磁芯采用EER28/28L型号,一般AC-DC转换器不宜超过100kHz工作频率,因为过高的频率会影响系统稳定性并影响EMC兼容性。此外,由于di/dt与dv/dt都会增加,对PI132kHz以外其他工作频率值时大家可多参考家用芯片总结经验。
对于磁芯选择,我们需要基于開關頻率和功率基础之上,更依赖经验判断。而计算上,你需要获取更多关于磁材、居里温度、特性的参数,这些都是逐渐建立起来的事物。在20W到40W范围内,如EE25、EER25、EER28、EFD25或EFD30等都适用。
接着,我们将计算得到变压器初级匝数Np = Vin(min)*Ton/(ΔB × Ae),其中Vin(min)为最小输入直流电压,Ton为导通时间,ΔB是单位面积正向饱和幅度(Tesla),Ae为单个匝数面积(平方米)。例如,在120Vdc下导通6.43us,每个匝数面积约82mm2的情况下,可得Np=47T(取整)。
最后,对于12V主输出,还需计算输出匝数Ns=(Vo + Vd + Vs)/K,其中Vo是输出直流伏差(伏特)、Vd是整流管反向击穿伏差(伏特)、Vs是绕组反向击穿伏差(伏特),K是原边匝翘比。此外,对辅助绕组(aux turning)输出也有类似计算方法,因为ST VIPer53DIP副边反馈需求低于14.5Vdc,所以选取12Vdc作为辅助直流侧阀值,即Na=6T。这一步基本完成了变压器主要参数原边绕组47T及原边及辅助绕组各自参数校准后,就可以提出要求给予制造厂打样。不过气隙大小以及返回验证Dmax等,都属于教科书上的概念,不建议死搬硬套,而应该灵活运用自己的实际情况。