反激变压器设计

yhhhy

反激变压器设计 [复制链接]

 

uo=12v,po=60w,n>=85%,开关频率f=65khz，ui为90-264Vrms

占空比，Vds，匝数比该怎么确定？

maychang

在本版有个帖子《开关电源设计（第三版）PDF 扫描版 540页》，现在恰好在第一页。那里面有详尽的计算过程。

maychang

该书第四章完全是讲反激变换器，先讲工作原理，次讲工作模式(第四节专门讲断续工作模式)，然后讲设计原则和设计步骤，第六节以一个典型的电路讲设计实例。

yhhhy

maychang 发表于 2023-5-26 08:40 该书第四章完全是讲反激变换器，先讲工作原理，次讲工作模式(第四节专门讲断续工作模式)，然后讲设计原则和 ...

老师，这里怎么得出开关管的额定电压为200v，在式（4.4）的Vds为啥是120v？

 

yhhhy

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maychang

yhhhy 发表于 2023-5-26 09:23 老师，这里怎么得出开关管的额定电压为200v，在式（4.4）的Vds为啥是120v？  

【这里怎么得出开关管的额定电压为200v】

这里的200V不是 ”额定电压“，是开关管允许承受的最大电压。

另外，作为电压单位，字母V必须大写。作为功率单位，字母W必须大写。作为频率单位，字母H必须大写，字母z必须小写。

maychang

yhhhy 发表于 2023-5-26 09:23 老师，这里怎么得出开关管的额定电压为200v，在式（4.4）的Vds为啥是120v？  

【在式（4.4）的Vds为啥是120v？】

式（4.4）中只有Vdc，没有Vds。

式（4.4）中的Vdc表示直流电源电压，在此例中已经给定为60V。

yhhhy

老师，如上图，怎么确定选额定电压为200V的开关管?    式（4.4）中开关管关断时承受的最大电压应力Vms怎么确定为120V？

maychang

yhhhy 发表于 2023-5-26 10:45 老师，如上图，怎么确定选额定电压为200V的开关管?    式（4.4）中开关管关断时承受的最大电压应 ...

【如上图，怎么确定选额定电压为200V的开关管? 】

就是根据式（4.4）再加上一定余量选择的。

maychang

yhhhy 发表于 2023-5-26 10:45 老师，如上图，怎么确定选额定电压为200V的开关管?    式（4.4）中开关管关断时承受的最大电压应 ...

【式（4.4）中开关管关断时承受的最大电压应力Vms怎么确定为120V？】

式（4.4）中右边一共两项，第一项就是直流电源电压，该例子中已经给定为60V，对你的设计来说是90~264V有效值整流滤波后的直流电压，第二项是开关管关断时输出直流电压（对该例子来说是5V，对你的设计来说是12V），乘以匝数比。此项通常称为反射电压，是开关管关断时次级输出电压（应该加上二极管压降）经变压器反射（匝数比在此起作用）到初级的电压。这是开关管理想状态下承受的最大电压（为120V。这里反射电压等于电源电压，即匝数比是按照输出直流电压与直流电源电压考虑的）。实际上，还应该考虑漏感在开关管关断时所产生的尖峰电压（用RCD电路吸收之后，式后文字说明估计为电源电压的0.3倍）。然后，还考虑30%的余量。

不亦心

同一款电源的变压器的参数不是固定的，开关电源的设计器件选型也不是。都是根据设计指标，成本，体积，结构等限制条件下求解一套适合自己能拿到的器件的相对最优解的过程。

yhhhy

maychang 发表于 2023-5-26 11:29 【式（4.4）中开关管关断时承受的最大电压应力Vms怎么确定为120V？】 式（4.4）中右边一共两项，第一 ...

老师，式（4.4)中，开关管承受的最大电压与匝数比是未知的，要联立哪个方程才可求出开关管承受的最大电压为120V？

maychang

yhhhy 发表于 2023-5-26 15:48 老师，式（4.4)中，开关管承受的最大电压与匝数比是未知的，要联立哪个方程才可求出开关管承受的最大电压 ...

11楼不亦心说得很对：变压器的参数不是固定的，开关电源的设计器件选型也不是。

你的问题，不是联立方程可以解决的。可以先选反射电压为直流电源电压（注意这并不是计算出来的，也不是最终值），那么开关管承受的电压（不考虑漏感尖峰，也不考虑耐压余量）暂且估计为120V。估计漏感尖峰为电源电压的30%（注意变压器还没有确定绕法，所以漏感多大我们不知道），再考虑余量，得出开关管至少应该耐压200V。

计算出开关管电流后，现在可以选开关管。开关管可不像电阻那样，你要多高耐压就有多高耐压。很可能你选定的开关管耐压180V，电流倒是没有问题。那么，你可以改变一下匝数比，降低反射电压试试，或者另选其它型号的高耐压的开关管（这样的管子通常较贵，而且电流容量也可能稍小）试试。这样反复试几次，才能够确定开关管型号，同时也确定变压器铁芯型号、初级匝数（电感量）、匝数比等等。变压器铁芯选择也是这样，可能选定某型号铁芯后窗口绕不下，那就只能换大一号铁芯。如果窗口只差一点点，还可以考虑稍微提高一点工作频率……变压器初级电感量确定后，还要考虑气隙（反激变换器用铁氧体芯，必定要加气隙）。总之，管子的选择，铁芯的选择……都可能是反复多次估计再权衡的结果。

maychang

yhhhy 发表于 2023-5-26 15:48 老师，式（4.4)中，开关管承受的最大电压与匝数比是未知的，要联立哪个方程才可求出开关管承受的最大电压 ...

变压器初级次级线径的计算，也可能是反复多次的结果。漆包线(电磁线)的直径可不是连续变化的，更何况开关电源中有时使用多股线（两股、三股、四股……）并绕。并绕后导线占用窗口面积很难计算（多股线可能重叠交叉）。这就需要估计，然后验算，最后实际绕制试试看。

yhhhy

maychang 发表于 2023-5-26 16:15 变压器初级次级线径的计算，也可能是反复多次的结果。漆包线(电磁线)的直径可不是连续变化的，更何况开关 ...

受教了，感谢您的细心解答！

led2015

针对这个反激变压器设计问题，我们可以按照以下步骤来进行。

1. 计算输出电流Io。由于有Uo和Po的给定值，可以使用公式Io=Po/Uo来计算输出电流，即：

   Io = Po / Uo = 60W / 12V = 5A

2. 计算输入功率Pi。在理想情况下，输入功率和输出功率应该相等。考虑到变压器的效率，我们假定其最小效率为85%，则：

   Pi = Po / Eff = 60W / 0.85 = 70.59W

3. 计算开关管的导通时间Ton和截止时间Toff。

由于开关频率为65kHz，所以周期T=1/f=15.38us。占空比D可以通过其他参数反推得出，其中Ton和Toff可以使用下式计算：

Ton = D × T Toff = (1 - D) × T

4. 确定开关管的最大漏电感应电压Vds。

对于反激变压器，开关管的最大漏电感应电压Vds很重要，应根据交流输入电压、变压器匝数比、占空比和开关管的额定电流来确定。在这里，我们假定使用场效应管，并使用约为60V的器件，那么Vds的值应该略大于60V。

5. 确定变压器匝数比N。

当灵敏负载发生变化时，需要使得输出电压Uo能够快速调节到目标值。为此，我们需要一个合适的变压器匝数比，用于提供所需的反馈控制。

对于反激变压器，变压器匝数比N通常在1:0.3至1:0.6之间。在这里，假定匝数比为1:0.5。

根据以上参数，可以设计出反激变压器的电路原理图和元件参数，并进行仿真和实验验证。需要注意的是，在实际应用中还有许多其他的因素需要考虑，如EMI、固态继电器的选择等。

Ming8686

建议看开关电源设计这本书

不亦心

自己看

AN-4150, Design Guidelines for Flyback Converters Using FSQ-series Fairchild Pow.pdf (555.23 KB, 下载次数: 9)

2023-5-27 15:32 上传

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