開關電源變壓器設計要點

1、E= 4.4f N Ae Bm效率：功率因素：穩(wěn)壓精度：適配.控制性能：體積.重量工頻 f=50HZ 4=60-80 % Cos 巾=0.60.7 A U%=1% 差 大開關電源變壓器設計（草稿）開關變壓器是將DC電壓，通過自激勵震蕩或者IC它激勵間歇震蕩形成高頻方波，通過變 壓器耦合到次級，整流后達到各種所需DC電壓.變壓器在電路中電磁感應的耦合作用，達到初.次級絕緣隔離，輸出實現(xiàn)各種高頻電壓.目的：減小變壓器體積，降低成本，使設備小形化，節(jié)約能源，提高穩(wěn)壓精度.N工頻變壓器與高頻變壓器的比較:高頻E = 4.0f N Ae Bm f=50KHZ f N Ae Bm (P2/ P2+Pm+

2、FC)” 90% (P2/ P2+Pm)(系統(tǒng) 100W 供電 142W)Cos巾 0.90(系統(tǒng) 100W 供電 111W)(U20-U2/ U20*100)A U.5CCCS1=120V它反H :用集成IC接受巾俞出光ft 耦合信虢，湖整Ton逑到輸出穩(wěn)定S1=85VF+=5VS3= +20VF-= 12VS3=16VS2=5V取檬四控制方式:PWM:PFM脈沖寬度調(diào)制脈沖頻率調(diào)制Ton恒定juwiJ1W五.常用電路形式:單端反激勵FLYBACK單端正激勵FORWARD開關變壓器主要設計參數(shù) 靜態(tài)測試參數(shù)：Rdc. L. Lk. Ldc. TR. IR. HI-POT. IVo-p. Cp

3、. Z. Q. 動態(tài)測試參數(shù)：Vi. Io. Vo. Ta U. F Dmax材料選擇參數(shù)CORE:P. Pc.Ui.Al. Ae.BsWIRE: C . I max.hi-pot BOBBIN:UL94 V-O.( PBT.phenolic.NYLON)TAPE:C8 h.HI-POT制程設置要求.以磁通密度）健遮磁能增加加GAP曲 Br下降，A B增加 停遮能力增大.1H （礴埸強度）Bs幗和磁通（束）密度Br:殘留磁通（束）密度Hs:鮑和磁埸強度Hc:保磁力0ss力）Ui:初始醇磁率單端反激勵FLYBACK調(diào)節(jié)TON使能量守恒定1/2*L p*I pk2=1/2*L s*I SK2K端反

4、激J (Flyback)單端反激勵（Flyback）波形分為：臨界狀態(tài)，非連續(xù)狀態(tài)，連續(xù)狀態(tài)（常用狀態(tài)）.二裁言十公式Po=1/2LI pk2* f (4)Vimin=I pk*Lp / TonPo/ ViminIpk=2Po/ DmaxVimin( Po=VoIo)Vimin*Ton=I pk*LpLp=Vi min*D max /I pk*fNp=Lp*I pk /Ae* A B Np= A B*Ig / 0.4 兀 *I pk4Ig=0.4 冗 LpIpk2/Ae* A B2Vo+VD=Vimin*(Dmax /1-Dmax)*Ns/NpNs=(VO+VD)*(1-Dmax)*Np /V

5、imin* DmaxCore=g/w(f=20kHzREF)Dmin=Dmax/(1-Dmax)K+DmaxK=Vi max/Vimin單端反激勵(Flyback)設計例題一條件：Vi =170V 270V , f= 30KHz Vo= 5V, Io=20A,Dmax=0.45(設計取值)設計：1) Vi min=170*1.4- 20=218V, Vi max=270*1.4 20=358VVi min=170*，2-(Vd. A U)Vi max=270* V2-(Vd. A U) Vi min= /(Viacmin )2-2Po(1/2fL-tc)2) Ipk=2*5*20 /218*0

6、.45=2.04Aq CINIpk=2Po/DmaxVimin ( Po=VoIo)Po=1/2LI pk2*f (4)3) Lp=218*0.45/2.04*30000=1.6mHLp=Vimin*Dmax /Ipk*f4) K=358/218=1.64K=Vimax/Vimin5) Dmin=0.45/(1-0.45)*1.64+0.45=0.332Dmin=Dmax/(1-Dmax)K+Dmax6) CORE 查表 100W 選擇 EER42/15Ae=183mm2(1.83cm2) Bs=390mT(3900Gs)Core=g/w(f=20kHzREF)7) WIRE 查表 或 S=，

7、I/3=，20/3=2.58mm 選銅箔為佳.P=2.04/3=0.82,選 0.60X2r2* 兀(2.58/2)2*3.14=5.225 選擇 19#,=0.98*7(0.98/2)2*3.14*7=5.277 (4Pin 并繞)8) Ig=(0.4*3.14*1.6*10 -3*2.042/1.83*19502 )*108=0.12cmIg=0.4兀 LpIpk2/Ae* AB29) Np=1950*0.12 / 0.4*3.14*2.04=91.32T .Np=(0.0016*2.04/ 1.83*1950)*108=91.46TNp= A B*Ig / 0.4兀 *IpkNp=Lp*

8、Ipk /Ae* A B10) Ns=(5+1)*(1-0.45)*91 /218*0.45=3.06T11) P=1/2*1.6*2.042*30=96WNs=(Vo+VD)*(1-Dmax)*Np /Vimin* DmaxP=1/2LI2*f另一種A P法，lfr算參數(shù)查找麻煩罩端正激勵(Forward)UCE，百十公式：r.*4能量再生圈和波形F Dn單端正激勵(FORWARD)設計例題一 已知條件：輸入電壓 . Vi= 48V (3660V), 額定輸出電壓.電流. Vo=5.0V . Io=11A額定輸出功率55W.最大輸出功率65Wf=470kHz (450500 kHz) 6 m

9、ax=0.424=82設計步驟：選才 PC50 3F3. N49等材質(zhì)選 PC50.EPC25.Ae: 46.4mm. Le: 59.2mm. Bs： 3800G1): Ipk= Ic= 2POUT / Vinmin= 2*65 / 36= 3.6A2): Np= Vinmax*1C8 / (4FBmax*Ae)取 Bmax=2000G=60*108 / (4*45CK*2000G*0.464)= 4TS,調(diào)整為 6TS3):Ns= Np *(Vo+Vd) / (Vi* max)=4* (5.5+1)/(36*0.42)= 1.7TS 調(diào)整為 2TS4):反饋繞組.N= Np*(15+1) /

10、 (36*0.42)= 6*16/(36*0.42)= 6TS5):選擇繞組線徑Np: O0.1*120CNs: O0.1*200CN:0.256):由于為安全電壓.故不須包MARGIN TAPE.單端正激勵(FORWARD)設計例題二已知條件:輸入電壓Vi= 100V (85V135V),額定輸出電壓.電流. Vo=5.0V(4.5-5.5) . Io=20Af=200kHz 6 max=0.42設計步驟：選才 PC40.TP存材質(zhì)選 TP4. EE28CAe: 87.4mm2.Bs: 3800G 取 Bmax=2000G1):T=1/fo=1/200K=5us2): Tonmax=T*Dm

11、ax=5*0.42=2.1us3):V2min=(Vo+VL+VF)*T/Tonmax=(5.5+0.2+0.5)*5/2.1=14.8V4):n=V2min/V1min=14.8/100=0.1485):N2=(V2min*Tonmax/Bs*Ae)*1(4 =(14.8*2.1/2000*87.4)* 10=1.83晨 2T6): N1 =N2/ n=2/0.148=13.5k 14TTonmax=(Vo+VL+VF)*T/ V2min=2.09Dmax= Tonmax/T=2.09/5=0.4隹 0.42優(yōu)化設計舉例1)繞線空間設計：變壓器繞線空間設計得好，使其耦合傳遞最佳，發(fā)揮功率更佳

12、，干擾更小， 要求電流較大，漏感較小.P&S均可采用分層繞法.口 CD(1(2(3(1)(3)例一 ，ETD44 AV音響主功率變壓器1-20 .35 X725T1-2021 X10X225T7-90 .35 X95T7-9035 X95T2-30. 35 X725T2-3021 X10X2_25T減小繞線高度，對理線較合理.(3)1-20 . 2516T6-86-9(D 例二，EI22 DVD輔助變壓器1X 0 . 308T6-86-9X-200.308T1-200.2516T增強耦合性能，采用并聯(lián)繞線，合理安排接線工藝，減小漏感.(2)例三,EER28 DVD主功率變壓器3-40.4025

13、T17-150.40X24T4-20.4025T14-132-10.4025T(3)3-4 0.4025T17-15 0.40X54T4-2 0.4025T14-132-1 0.4025T加大耦合，減小漏感，提高負載能力.17-15 0.40X24T2)余色空twig言十隨著變壓器的小形化，可以根據(jù)爬電距離來實現(xiàn)安全性能要求，設計產(chǎn)品的目的，主要滿足用戶要求，符合安全性能規(guī)定.1 .干燥空氣爬電耐壓距離：經(jīng)驗距離為1mm /1000V .2 . TAPE (0 . 025/0 . 065) PS 三層規(guī)定：1 層4000V 延伸變形后1500V .3 . S線圈S線圈之間爬電耐壓距離：1500

14、V 1.5mm .4 .邊緣膠帶margintape爬電耐壓距離： 邊緣安膠 W=3mm可根據(jù)Vi電壓W1.5-2.mm .5 .采用TEX E線解決耐壓距離：三重絕緣線 層6000V延伸變形后耐壓下降6.膠帶絕緣層解決耐壓距離：7 .規(guī)格耐壓條件(3.0KV/60 2mA)8.層間耐壓要求：膠帶村墊SOL一層SPC二層,反貼膠帶等.制程條件 UL3.0KV * 1.2 倍/2 2mA層間耐壓測試要求，與 AN有關.空氣爬雷耐懿測就月蓼帶耐屋就CS2670耐CS2670耐3）開關變壓器的參數(shù)分析C(dUc/dt)二，分布甯容 Cp ： 1TIW在管（醇通）由于IW在寄生ft容及建屋器Cp 生浪

15、涌ft流,流向IW在jg生很大噪瞥.整機中可以采用（ft流限制ft路）來控制.三，集JW效鷹：.圈中流謾高JigfS流畤在IW在iig率敕高，ft流只在的表皮流謾，耦懸集唐效鷹，高速IW在下磁力引起淌流，抵消中心ft流，形成空心厚體.穿透深度A=6 . 61/，f （mm）高 100KHZ, 鏘不超謾穿透深度A的雨倍懸好.例.A= 0.090 .09*2 = 0 .18逗用 0 100 . 171 .關于集膚效應可選用多股線（滿足ba a=r2兀b= r2冗*xx= x股線）滿足高頻負載電流，降低變壓器溫升.2 .關于Lk與Cp是一對矛盾,一般要求變壓器平衡 Lk與Cp參數(shù)，Lk不要追求愈小愈好,Cp 的增加會引起噪聲的增加.開關變壓器GAP&LLEAKAGE1 / 2 L I2= B * B