在现代电源技术中您如何设计开关电源变压器探索开关电源变压器参数的奥秘
导语:开关电源,依赖于现代电力电子技术,精确控制开关管的打开与关闭时间比率,以维持稳定输出电压。它通常由脉冲宽度调制控制IC和MOSFET构成。相较于线性电源,二者成本随着输出功率的增加而增长,但增长速率各异。开关电源对于许多设备至关重要,同时也易受问题困扰。而变压器技术提供了解决方案,使得我们可以通过调整电源电压来确保设备安全运作。
在设计开关电源变压器时,我们必须考虑以下几个关键点:首先,要尽量减少漏磁现象,这样可以降低绕组的漏感。在结构上应使其便于绕线和引出线,不仅简化了安装过程,也对维修和生产大有裨益。此外,在设计前应进行充分规划,以保证变压器具有足够的空间和能力进行散热。如果在设计中全面考虑这些因素,那么这样的设计将极大地提高变压器的安全性和寿命。
材料选择是另一个重要方面,其中磁芯选用尤为关键。这取决于所需使用该开关电源变换器的目的不同。在我们的日常生活中,最常见的是锰锌铁氧化物磁芯,它们广泛应用于输入滤波器等部分。此类软磁铁氧体因价格实惠、适应性能优良、高频性能佳等优势而被广泛采用。
确定芯片工作频率为70kHz,这个频率可以通过外部RC网络来设置,并且这个设定的频率即为开关周期。这种外设功能有助于更好地设计开关電能,还可实现外部同步功能,与UC384X系列功能相似。选择EER28/28L型号作为磁芯,一般AC2DC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及EMC兼容性,而高di/dt及dv/dt值则会进一步加剧这一问题。
对于磁芯的选择,其主要基于经验,并结合实际情况,如工艺参数、居里温度、以及特定的工作条件等。当计算时,你需要获取更多关于磁芯参数信息以供参考,包括但不限于材料类型、居里温度及特性的变化趋势。这是一个逐步建立起来的事实数据库,20W到40W范围内,如EE25, EER25, EER28, EFD25, EFD30等均可满足需求。
接下来,我们将计算并得到必要数值以完成整个变换装置:
计算导通时间Ton:
Ton = T * Dmax / Fsw
其中Dmax已知,为0.45;70kHz代入上式,可得Ton=6.43us
计算初级匝数Np:
Np = Vin(min) * Ton / (ΔB × Ae)
Vin(min)=120Vdc; ΔB=0.2T; Ae=82mm²
Np ≈ 47T(注意要向上取整)
计算12V主输出匝数Ns:
Vo = 12 Vdc + Vd + Vs
Vd=0.7Vdc; Vs=0.5Vdc;
K = Vi_min / Np ≈ 120 Vdc / 47T ≈ 2.55
Ns = (Vo + Vd + Vs) / K ≈ (12 Vdc + 0.7Vdc + 0.5Vdc) / 2.55 ≈ 6T(向上取整)
4.Calculate auxiliary winding turns Na:
同理,由ST VIPer53DIP副边反馈要求低至14.5Vdccomputed as before with the same calculation method for the main primary and secondary windings.
最后,将以上参数提出给制造商打样,便可开始产品开发流程。此时,只需详细考量气隙尺寸,以及返回验证最大占空比Dmax之类事项,即可完成整个项目。但请记住,对待这些理论知识应当灵活运用,而非死搬硬套,每个人都应该根据自身经验积累新知识。