线性电源电路设计与开关电源变压器参数介绍
导语:开关电源是一种利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。它一般由脉冲宽度调制控制IC和MOSFET构成。与线性電源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。開關電源对于很多電器来说是很重要的,也往往是很容易發生問題的環節。而變壓器開關電源變壓器的出現,就很好的解決了這個問題,有了開關電源變壓器,就可以有效地幫助我們調節電源電壓,让我们的设备能够安全正常使用。
在設計開關電源變壓器時,要考慮以下幾點:漏磁一定要小,這樣可以減少繞組的漏感。在結構設計上使其便於繞線和引出線,這不僅使得變壓器安裝簡單方便,而且對於維修和生產都是非常有幫助。在設計前進行合理規劃,使得設備能夠有充足空間並具備良好的散熱能力。如果在設計開關電源變壓器上全面考慮了以上這些因素,那麼這種設計可以讓開關電源變壓器更加安全、更長壽命。
在選擇材料時尤為重要,而在磁心的選擇上就是開關電源變壓器重中之重。依據開關電 源變換機用途不同,材料也會有所不同。在我們身邊使用最為廣泛的是鎳錳鐵氧化磁心,在用于輸入滤波過濾部分也會使用到高導磁率磁心。由于軟磁鐵氧體價格低廉、適應性能好、高頻性能好等優勢,在我們今天被廣泛使用。
这里确定芯片工作频率为70KHz,芯片频率可以通过外部RC来设定,工作频率就等于开关频率,这个外设功能对我们更好地设计开关电力也有利,可以采取外同步功能,与UC384X功能相近,一般AC2DC变换机,工作频率不宜设置超过100kHz,因为过高会影响系统稳定性,更不利于EMC通过性,对PI132kHz以外其他工作频率大家多参考家里的芯片,就会总结自己的经验出来。
对于磁芯选择,是基于开关频率和功率基础,更是经验选取。当计算时,你需要得到更多磁芯参数,如常数值、居里温度、特性的变化等,这些都需要慢慢建立起来。20W~40W范围内EE25 EER25 EER28 EFD25 EFD30等均可作为选择依据。
设计变压器进行计算已经计算了变压器的励磁量,现在我们还需要得到相应匝数才可完成整个变压机 的设计:
计算导通时间Ton周期时间T = Ton + Toff = 1/FswTon = T * DmaxFsw,其中Dmax已知为0.45代入上式可得Ton = 6.43us
计算变压机初级匝数Np = Vin(min)*Ton/(ΔB × Ae) = 120Vdc * 6.43us/(0.2 * 82mm²) = 47T(这里必须整除并进位)
计算12V主输出绕组数量:
输出额定的伏特(Vo):12 Vdc整流管损耗(Vd):0.7伏特 绕组损耗(Vs):0.5伏特原边匝折比(K)=Vi_min/Np=120 Vdc/47 T=2.55
输出绕组数量(Ns)=(Vo+Vs+Vd)/K=(12 Vdc+0.7 Vdc+0.5 Vdc)/2.55=6T(已向下取整)
計算輔助繞組(aux turning),方法與12V主繞組相同,因ST VIPer53DIP副边反馈需低于14·5 Vdc,因此选取12V dc 作为辅助输出;Na=6T
至此,我们基本获得了変圧機主要參數原边绕组:47T 原边励磁量:77mH 漏感<5%*77mH=39uH;12V输出绕组:6Tauxiliary winding: Na=6T
接下来,只需将绕组尺寸股数脚位耐压及安规要求提出,便能发给变压机厂商打样。这一步气隙計算以及返回驗證Dmax等,都是一些教科書上的,不建议死搬硬套,用灵活适应来处理这些问题。