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                  第一节    开关变压器的设计理论

   下面我们以输出功率为5瓦以下的开关电源为例，讲解一下开关变压器的设计。

1 电气要求：

1． 输入电压：AC 90-264V/50-60HZ

2． 输出电压：5±0.2 V

3． 输出电流：1A

2 设计流程介绍：

2.1 线路图如下：

     说明：

W1，W3是做屏蔽用的，对EMI有作用；

Np是初级线圈(主线圈)；

Nb是辅助线圈；

Ns次级线圈（二次侧圈数）。

2.2 变压器计算:

2.2.1 变压器的参数说明: 

依据变压器计算公式  

Ø B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)

Ø Lp = 一次侧电感值(uH)

Ø Ip = 一次侧峰值电流(A)

Ø Np = 一次侧(主线圈)圈数

Ø Ae = 铁心截面积(cm2)

Ø B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以浙江东磁公司的DMR40为例，100℃时的B(max)为4000 Gauss，设计时应考虑零件误差，所以一般取3000~3600 Gauss之间，若所设计的power为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss左右，以避免铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae越高，所以可以做较大瓦数的Power。

2.2.2 决定占空比:

由以下公式可决定占空比 ，占空比的设计一般以50%为基准，占空比若超过50%易导致振荡的发生。

Ø NS = 二次侧圈数

Ø NP = 一次侧圈数

Ø Vo = 输出电压

Ø VD= 二极管顺向电压

Ø Vin(min) = 滤波电容上的最小电压值

Ø D =占空比

2.2.3 决定Pout，Ip，Lp，Nps，Np，Ns值:

Pout=V2 x Iout x 120%

V2=Vout + Vd + Vt

因为I1p是峰峰值，如下图：

所以 

    Lp=

  简化后

   Lp=

Ø Ip = 一次侧峰值电流

Ø I1p = 一次侧尖峰电流值

Ø Pout = 输出瓦数

Ø Vd=开关二级关的正向压降一般为0.55V

Ø Vt=输出滤波线圈的压降，一般取0.2V

Ø 开关变压器的转换效率

Ø PWM震荡频率

Ø Nps次级与初级的匝比

Ø Np初级线圈圈数，Ns次级线圈圈数

2.2.4 决定变压器线径及线数:

当变压器决定后，变压器的Bobbin即可决定，依据Bobbin的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温升记录为准。

2.2.5 决定辅助电源的圈数:

依据变压器的圈比关系，可决定辅助电源的圈数及电压。

2.2.6 变压器计算:

² 输出瓦数10W(5V/2A)，Core = EE-19，可绕面积(槽宽)=57mm，Margin Tape = 2.8mm(每边)，剩余可绕面积=4.4mm，Ae=52

² 假设fT = 45 KHz ，Vin(min)=90V，=0.7， 

² 计算式:

l 决定占空比:

                          假定D=0.48，f=45k

l 计算Pout，Ip，Lp值:

          V2=Vout + Vd + Vt

            =5+0.55+0.2=5.75

Pout=V2 x Iout x 120%

              =5.75 x 2 x 1.2 =13.8W

         ==0.69A

           = 0.69/2.4=0.30A

      Lp=

         ==1.6mH

         =5.75/100=0.058

        ==4.1取5圈

     Np=5/0.058=88圈

   辅助线圈电压为10V，则权数为

       Nw4=10/100 x 88=9圈

l 变压器材质及尺寸:

² 由以上假设可知材质MBR40，尺寸=EE-19，Ae=0.52cm2，可绕面积(槽宽)=12mm，因Margin Tape使用2.8mm，所以剩余可绕面积9.2mm.

l 决定变压器的线径及线数:

=0.69A

           = 0.69/2.4=0.30A

² 假设NP使用0.32ψ的线

电流密度=

可绕圈数=

² 假设Secondary使用0.35ψ的线

电流密度=

² 假设使用4P，则

电流密度=

可绕圈数=

2.2.7 设计验证

将所得资料代入〈 0.3T公式中，如此可得出B(max)，若B(max)值太高或太低则参数必须重新调整。

     =1.6 x 0.69/(88 x 52)  x 100

     =0.28T<0.3T设计通过

看不到那就没办法了

一些计算工式，看看怎样简化了

看到有一个计论的记录，我发上来看看

RCC设计的关键是PF值, 就是功率频率乘积. RCC工作在TM模式(临界电流状态), 经过计算推论, PF为. 

PF=N*(Vo+Vd)*(Vo+Vd)/[2Lp*(1+N(Vo+Vd)/Vp)*(1+N(Vo+Vd)/Vp)] 

其中, N为初次圈数比, Vo为输出电压, Vd为输出整流二极管正向压降, Lp为初级电感量. 

所以, 当电路参数确定完之后, 在输入电压一定时, PF是定值,所以, 轻载频率高, 重载频率低. 举例说, 输入220Vrms, 输出+5V, 3Amax. N=20, 则PF=140,000, 如果Po=5W, when Io=1A, 则f=140KHz.

发了