如何设计开关电源变压器深入了解整流模块参数配置

导语:开关电源是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。它通常由脉冲宽度调制控制IC和MOSFET构成。与线性电源相比,二者的成本随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。对于很多设备来说,开关电源是很重要的,也往往是很容易发生问题的环节。而变压器开关电源变压器的出现,就有效地解决了这个问题,有了这款变压器,我们可以通过它来调节电源電壓,让我们的设备能够安全正常使用。

在设计结构时,要考虑以下几个要点:漏磁一定要小,这样可以减少绕组的漏感。在结构上使其便于绕线和引出线,这不仅使得变压器安装简单方便,同时对变压器维修和生产都是非常有帮助。在设计前进行合理规划,让设备有足够空间和能力进行散热。如果在设计过程中全面考虑以上这些因素,那么这样的设计可以使得开关电源变压器更加安全、寿命更长。

在选择材料方面十分关键,而在磁心选择上就是整个开关电源变换器中的重中之重。依据用途不同,材料也有所不同。在我们身边广泛使用的是锰锌铁氧化磁心,它们还会用于高频滤波部分,因为软磁铁氧体价格低廉、适应性能好、高频性能好等优势,在今天被广泛应用。

确定芯片工作频率为70KHz,可以通过外部RC来设置。这也意味着工作频率就等于打开关闭次数,这个外设功能有利于更好的设计開關電路,也可采取外部同步功能,与UC384X功能相近。一般AC2DC変換機,其工作頻率不宜超过100kHz,因為過高會對系統穩定性造成負面影響,更不利於EMC通過性。此頻率太高,对di/dt, dv/dt都会增加;除了PI 132kHz 的工作頻率之外,大家可多参考家的芯片,就能总结自己的经验出来。

对于磁芯选择,是基于開關頻率與功耗基础上的選擇,更是一些经验选取。当计算时,你需要得到更多的磁芯参数,如磁材、居里温度、频率特性等等,这些都需要慢慢建立起来。20W ~ 40W范围内EE25 EER25 EER28 EFD25 EFD30 等均都可以。

接下来进行计算上面已经计算了變壓器の電感量,现在我們還需要得到相應匝數才完成整个變壓子的設計:

计算導通時間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

计算變壓子初級匝數Np = Vin(min)*Ton/(ΔB × Ae) = 120Vdc * 6.43us/(0.2 * 82mm2) ≈47T(这里数值一定要向下取整)

計算12V主輸出匝數:

输出電壓(Vo):12 Vdc 整流管壓降(Vd):0.7 Vdc 绕组圧降(Vs):0.5 Vdc 原边匝伏比(K)= Vi_min / Np=120 Vdc /47T≈2.55 输出匝數(Ns)=(Vo+Vd+Vs)/K=(12Vdc+0.7Vdc+0.5Vdc)/2.55=6T(已取整)

4)計算輔助絞組(aux turning),方法與12V主絞組相同,因ST VIPer53DIP副邊反馈需低於14·5 V dc,所以選擇12 V dc 作為輔助電壓;Na=6T

到这一步,我们基本上就得出了變壓子的主要參數原边绕组:47T 原边電感量:0·77mH 漏感《5%* 0·77mH ≈39uH

12V輸出:6T

辅助绕组:6T

下一步,只要将绕组尺寸脚位耐压及安规要求提出,就可以发给厂家去打样了至于气隙計算,以及返回驗證Dmax,這些都是教科书上的,不建议大家死搬硬套,用自己灵活一些。