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高频开关电源:变压器详解(一)

要说变压器,第一个反应是图(1)这种大家伙,No…,这里要讨论的是高频高频开关电源用的变压器,图(2)里的这些小只的。变压器是反激高频开关电源的核心,高频开关电源的输入输出参数决定了变压器各个部件参数,变压器最终的性能又影响到高频开关电源本身性能。变压器就是要让高频开关电源工作在一个最优的或者说相对好的工作点上。

高频开关电源变压器设计要遵循以下两个原则:


*温升:安规对变压器温升有严格的规定。Class A的绝对温度不超过90°C;Class B不能超过110°C。因此,温升在规定范围内,是我们设计变压器必须遵循的准则。


*成本:高频开关电源设计中,成本是主要的考虑因素,而变压器又是电源系统的重要组成部分,因此如何将变压器的价格,体积和品质最优化,是高频开关电源设计者努力的方向。


设计变压器首先要关注以下系统输入输出参数,根据这些参数来设计变压器部件的参数,下面我罗列出来:


  *输入电压:Vacmin~Vacmax

  *最大导通时间:Tonmax

  *输出电压:Vout

  *输出电流:Iout

  *输入频率:fL                              

  *工作频率:fs

  *设计效率:η

  *输入功率:Pin=Pout/η

  *最大温升:40℃


变压器设计,没有特定的套路,也没有啥说先算哪个再设计哪个的说法(因为,通常,工程师都是用软件计算的么,嘿嘿),查阅了很多资料,找了一个我认为比较清晰的思路分享给大家,当然先后顺序值得商榷,有的是同时进行的,有感觉没必要算都是经验值或者是没有特殊情况都是常规值直接拿来用,做个参考了解下也是有必要的,下面我也罗列出来:


1. 选择开关管和输出整流二极管;

2.计算变压器匝数比;

3.确定最低输入电压和最大占空比;

4.反激变换器的工作过程分析;

5.计算初级临界电流均值和峰值;

6.计算变压器初级电感量;

7. 选择变压器磁芯;

8.计算变压器初级匝数、次级匝数和气隙长度;

9.满载时峰值电流;

10.最大工作磁芯密度Bmax;

11. 计算变压器初级电流、副边电流的有效值;

12. 计算原边绕组、副边绕组的线径,估算窗口占有率;

13. 计算绕组的铜损;

14. 变压器绕线结构及工艺;

高频开关电源:变压器详解(一)

在查阅资料的时候,看到一幅很有意思的关于高频开关电源变压器的思维导图,这边分享给大家,图(3)。

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