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小弟设计一个120W的反激变压器,如下

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助理工程师
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LV3
助理工程师
  • 2014-4-28 21:38:59
小弟设计了一个变压器,新手。不知道能不能绕,是不是磁芯选择的太小了。计算过程如下:
本反激电源的电气指标
输入:176V~264V
输出:12V/10A,(1%)

MOS管选择
VDS=650V
VDS的余量为100V
1) 反射电压:Vf=VDS-Vinmax-100V=176.7V=176V
2) 则变压器匝比:Np/Ns=Vf/(Vo+1)=13.54
3) 最小输入电压,最大功率状态下,伏秒数相同:Vinmin*Dmax=Vf(1-Dmax)。由此可以求出:
Dmax=0.418

4) 在这里假设原边电流:Ip2=3*Ip1。这样根据能量守恒:
1/2·(Ip1+Ip2)Vinmin·Dmax=Po/η

由此得出:Ip1=0.72A;Ip2=2.17A。
注:若电流纹波太大,则会使的峰值电流过大,损耗增加;若电流纹波太小,则磁通密度直流分量Bdc(有Ip1产生)过大,磁芯容易饱和。
5) 根据电感器基本公式,可以得出原边电感量:
Lp=T·Dmax·Vinmin/(Ip2- Ip1)=131.4·10-5H=1314μH
因为要保留20%的余量,所以原边电感量为1640μH±15%。

6) 下面计算原边匝数:
选择PC40材料磁芯,先任选一个,如PC40EI35-Z。
选择交流磁通密度Bac,若Bac选择的过大,则磁芯损耗也就是铁损过大,但Bac越小,则变压器的体积越大。网上的资料说选择在0.1~0.2T之间,但是大部分书籍上面一般都选择0.2左右。这里也选择Bac=0.2T,计算最小匝数Nmin。
Nmin=Vinmin·Ton/(Bac·Ae)

如:先根据功率大概地选择PC40EI35-Z,通过上式可得:Nmin=92.55匝,选择93匝。

7) 如前所述,已经计算出了Np和Lp,接下来就是根据这两个已知数据计算气隙α了。
α=μr·Np2·Ae/Lp

(注:μr=4π·10-7
Ae单位是mm;
Lp单位是mH。)
带入,得出:α=0.67mm。
8) 接下来就是验证阶段了。计算峰值磁通密度是否会饱和。前面已经选定了交流磁通密度Bac,接下来只要求出由直流分量(相对于DCM来说,也就是Ip1产生的)产生的Bdc就可以了。
Bdc=μ0·H=μ0·Np·Ip1/(α·10-3

求得:Bdc=0.125T
则Bmax=Bac+Bdc=0.2+0.125=0.325。超出了0.3T,不符合要求。
针对这种情况,有两种办法。一个是增加匝数(也就是增加气隙α);另外就是更换更大容量的磁芯(选择磁芯过小)。
第一个办法实际上就是选择的Bac太大了,接下来选择0.16计算。
Np=116;α=1.04;Bdc=0.101T。则Bmax=Bac+Bdc=0.261T,经过观察100℃情况下PC40的磁化曲线,绰绰有余。
9) 接下来线径:
线径的计算按照电流的有效值来计算,原边电流有效值Irm的计算如下:
Irm=(D^0.5)·(Ip1+Ip2)/2

算得Irm=0.94A。同理算出次边电流有效值,在此之前,次边匝数为Ns=8.56,取9匝。则修正Np/Ns=116/9,由此可以计算出Irm2=14.2A。
综上,原边电流有效值0.9A,次边14A。
按照一般经验,选定电流密度5A/mm2,则原边线径0.5mm;次边线径15*0.5mm(15股线并饶);辅助绕组根据次边电压选定同样9匝,线径0.2mm。
骨架窗口Aw使用系数为0.56,稍大。


汇总变压器绕制:


原边绕组
次边绕组
辅助绕组
匝数
116
9
9
线径(5A/mm2
0.5mm
0.5mm15股并饶)
0.2mm
电流(有效值)
0.9A
14A
~~
电感量
1640μH


骨架Aw使用系数
0.56



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xie
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  • 2014-4-29 07:58:28
 
初级匝数太多电感量也太大
助理工程师
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LV3
助理工程师
  • 2014-5-1 19:00:30
 
何以见得呢,这是第一次计算,后来经过递进计算,最终原边电感量为1340μ,小弟按照连续模式设计的,120W的反激电源,原边电感量应该差不多吧。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-4-29 08:13:56
 
副边峰值电流快30A了。。。。。
助理工程师
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LV3
助理工程师
  • 2014-5-1 19:30:57
 
如果继续减小原边电感量,峰值电流只会更大,这个数值已经可以了吧
YTDFWANGWEI
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  • 2014-5-1 21:08:08
 
我的意思是,采用反激不一定是最好的了。
助理工程师
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LV3
助理工程师
  • 2014-5-1 23:42:55
 
输入176V~264V,输出12V/10A,效率要求80%以上,体积150*60,应该考虑用什么拓扑呢,而且如果用反激的话,我算的原边电感量也太大了点,变压器的体积稍微有些大,要不要将频率由55K增长为100k试一试呢,不好意思,小弟设计经验太浅,经验不足,望大神指点迷津
YTDFWANGWEI
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  • 2014-5-2 08:06:58
 
普通的半桥就可以吧。反激你也可以试试。
Coming.Lu
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  • 2014-5-2 08:28:53
 
这电流,反激没多大优势。
当然了,也可以试试。
助理工程师
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LV3
助理工程师
  • 2014-5-2 10:15:45
  • 倒数10
 
鲁工你好,我这个反激计算时最大占空比为0.42,原边电感量为1360μ;可是如果降低反射电压到100V,最大占空比相应的为0.3,这样原边电感量只有650μ,而且我发现次边电流值还变低了。一般来说,占空比越大效率会越高,像120W反激电源,效率要求80%以上的话,占空比选择0.3可以么
Coming.Lu
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  • 2014-5-2 12:54:42
  • 倒数9
 
像这个次级电流这么大。
说不定初级占空比小点,次级占空比大点,还好哦。(只是我的猜测)

另外,我是 陆工,呵呵。
这段,总有网友叫错,看来是该考虑实名制了。
助理工程师
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助理工程师
  • 2014-5-2 16:09:28
  • 倒数8
 
呵呵,不好意思啊陆工,您的意思是次边峰值30A(有效值15)的电流还可以是么,另外我还想问问,我这么算下来的话,整流二极管的选型问题只能用两个二极管并联了,可是光整流二极管的损耗就将近20W了,除了采用同步整流方案的话,有什么可行方案么。
另外还有就是如果采用同步整流的话,有没有什么控制IC推荐的么。谢谢。
Coming.Lu
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  • 2014-5-2 16:31:51
  • 倒数7
 
只能用同步了。
如果是连续模式,我没什么IC可以推荐。
助理工程师
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助理工程师
  • 2014-5-2 16:46:51
  • 倒数6
 
12v/10A的电源,采用反激拓扑我看别人不用同步可以做的啊,怎么我自己实际做的时候,次边电流这么大呢,是不是我计算有错误啊,还是有什么我没有考虑进去。。。。
Coming.Lu
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  • 2014-5-2 17:25:24
  • 倒数5
 
我说的是,嫌整流功耗大,只能用同步。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-5-3 08:11:36
  • 倒数4
 
损耗不是按照峰值电流计算的。
助理工程师
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助理工程师
  • 2014-5-3 21:36:40
  • 倒数3
 
是的,我没有按照峰值计算,但是我实际计算出来的功耗大概有10W左右(是按照平均值计算的),对于反激来说,这个正常么?
还有就是请教一下,次边电流峰值电流大概30A,有效值大概15A,平均值有9到10A,选择一片30A/200V的整流管够么,超快恢复的二极管30A以上的好像不太好找啊。
huang2014
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本网技师
  • 2014-5-3 22:49:11
  • 倒数2
 
应该说你选择30A的管子也是不至于损坏的,但一般都会留有余量,重要的就是处理好散热问题了,其实我是想给你推荐一个管子的,MBR40200,40A200V的肖特基二极管,安森美的,只是管子不太好买,价格比较高呀
chenxi2007
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LV4
初级工程师
最新回复
  • 2014-5-8 23:20:14
  • 倒数1
 
占空比小了些,可能会出现批量有个别开不了机现象,当然只是我的猜测
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