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电源设计的10个公式解析

<p>1.MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax:</p>
<img alt="1.MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="7a37b461-f83e-4317-9346-d2b095f6f2a6" src="/sites/default/files/inline-images/1.MOSFET%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%AE%A1%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E7%9A%84%E6%9C%80%E5%A4%A7%E5%8D%A0%E7%A9%BA%E6%AF%94Dmax.jpg" />
<p>式中:Vor为副边折射到原边的反射电压,当输入为AC 220V时反射电压为135V;VminDC为整流后的最低直流电压; VDS为MOSFET功率管导通时D与S极间电压,一般取10V。</p>

<p>2.变压器原边绕组电流峰值IPK为:</p>
<img alt="变压器原边绕组电流峰值IPK" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="d77f3506-1d9e-4545-aa05-409cf2a73254" src="/sites/default/files/inline-images/2.%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8%E5%8E%9F%E8%BE%B9%E7%BB%95%E7%BB%84%E7%94%B5%E6%B5%81%E5%B3%B0%E5%80%BCIPK%E4%B8%BA.jpg" />
<p>式中:η为变压器的转换效率;Po为输出额定功率,单位为W。</p>

<p>3.变压器原边电感量LP为:</p>
<img alt="变压器原边电感量LP为" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="b7adba1b-5705-4b67-a098-a91ecfcd4e05" src="/sites/default/files/inline-images/3.%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8%E5%8E%9F%E8%BE%B9%E7%94%B5%E6%84%9F%E9%87%8FLP%E4%B8%BA.jpg" />
<p>式中:Ts为开关管的周期(s);LP单位为H。</p>

<p>4.变压器的气隙lg为:</p>
<img alt="变压器的气隙lg为" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="0a62dea5-0193-46be-9069-b8ee71e9141a" src="/sites/default/files/inline-images/4.%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8%E7%9A%84%E6%B0%94%E9%9A%99lg%E4%B8%BA.jpg" />
<p>式中:Ae为磁芯的有效截面积(cm2);△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T);Lp单位取H,IPK单位取A,lg单位为mm。</p>

<p>5.变压器磁芯</p>

<p>反激式变换器功率通常较小,一般选用铁氧体磁芯作为变压器磁芯,其功率容量AP为</p>
<img alt="变压器磁芯" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="879db6b1-6c7c-437b-8a21-f4cca72b1c85" src="/sites/default/files/inline-images/5.%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8%E7%A3%81%E8%8A%AF.jpg" />
<p>式中:AQ为磁芯窗口面积,单位为cm2;Ae为磁芯的有效截面积,单位为cm2;Po是变压器的标称输出功率,单位为W;fs为开关管的 开关频率;Bm为磁芯最大磁感应强度,单位为T;δ为线圈导线的电流密度,通常取200~300A/cm2,η是变压器的转换效率;Km为窗口填充系数, 一般为0.2~0.4;KC为磁芯的填充系数,对于铁氧体为1.0。</p>

<p>根据求得的AP值选择余量稍大的磁芯,一般尽量选择窗口长宽之比较大的磁芯,这样磁芯的窗口有效使用系数较高,同时可以减少漏感。</p>

<p>6.变压器原边匝数NP</p>
<img alt="变压器原边匝数NP" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="38a3eab2-ca3a-44e9-a8c2-16f7cda629d8" src="/sites/default/files/inline-images/6.%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8%E5%8E%9F%E8%BE%B9%E5%8C%9D%E6%95%B0NP.jpg" />
<p>式中:△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T),Ae单位为cm2,Ts单位为s。</p>

<p>7.变压器副边匝数NS</p>
<img alt="变压器副边匝数NS" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="fa82f2fd-5b54-41cf-816d-3db43db30389" src="/sites/default/files/inline-images/7.%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8%E5%89%AF%E8%BE%B9%E5%8C%9D%E6%95%B0NS.jpg" />
<p>式中:VD为变压器二次侧整流二极管导通的正向压降。</p>

<p>8.功率开关管的选择</p>
<img alt="功率开关管的选择" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="a6c30e36-f0b1-4c9a-a67e-fb6da4ec0257" src="/sites/default/files/inline-images/8.%E5%8A%9F%E7%8E%87%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%AE%A1%E7%9A%84%E9%80%89%E6%8B%A9.jpg" />
<p>开关管的最小电压应力UDS</p>

<p>一般选择DS间击穿电压应比式(9)计算值稍大的MOSFET功率管。</p>

<p>9.绕组铜耗PCU</p>
<img alt="绕组铜耗PCU" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="14bdacb2-7619-4a08-a5ed-5d7671f7006a" src="/sites/default/files/inline-images/9.%E7%BB%95%E7%BB%84%E9%93%9C%E8%80%97PCU.jpg" />
<p>原、副边绕组电阻值可通过求绕组电阻值R的公式求出,当求原边绕组铜耗时,电流用原边峰值电流IPK来计算;求副边绕组铜耗时,电流用输出电流Io来计算。</p>

<p>10.磁芯损耗</p>

<p>磁芯损耗取决于工作频率、工作磁感应强度、电路工作状态和所选用的磁芯材料的性能。对于双极性开关变压器,磁芯损耗PC:</p>
<img alt="磁芯损耗" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="77ccdefd-bf58-4b05-ae30-63e49ec54f7e" src="/sites/default/files/inline-images/0.%E7%A3%81%E8%8A%AF%E6%8D%9F%E8%80%97.jpg" />
<p>式中:Pb为在工作频率、工作磁感应强度下单位质量的磁芯损耗(W/kg); Gc为磁芯质量(Kg)。</p>

<p>对于单极性开关变压器,由于磁芯工作于磁滞回线的半区,所以磁芯损耗约为双极性开关变压器的一半。变压器总损耗为总铜耗与磁芯损耗之和。</p>

<p>文章来源:电源精英研发圈</p>