反激变换器的设计.doc

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?50W反激变换器的设计(CCM)电源规格 输入电压:85Vac ~ 264Vac输出电压:5Vdc 输出电流:10A确定变压器初次级的匝比n设定最大占空比: D=0.45工作频率: f=100KHz, T=1/f=10uS最大磁通密度: B=0.2则主功率管开通时间为:Ton=T*D=10uS*0.45=4.5uS选择变压器的磁芯型号为EER2834磁芯的截面积:Ae=85.5mm最低输入电压:Vin= 85 * √2 – 20 = 100.2 V ( 设定低频纹波为20V )根据伏·秒平衡原理有:Vin * Ton = n * ( Vo + Vf ) * Toff( 设定整流管压降为1V )变压器的匝比n: n = 13.67设定电源工作在连续模式 Ip2 = 0.4 * Ip10.5 * ( Ip1 + Ip2 ) * Vin * D = Pout /η( 设定电源的效率η为0.8 )Ip1 = 1.98 A Ip2 = 0.79 A变压器的感量L = ( Vin * Ton ) / ( Ip1 – Ip2 ) = 379 uH变压器的初级匝数Np = ( Vin * Ton ) / ( Ae * B ) = 27 T变压器的次级匝数 Ns = Np / n = 2 T变压器的实际初次级匝数可以取Np = 27 T Ns = 2 T重新核算变压器的设计最大占空比:Vin * D = n * ( Vo + Vf ) * ( 1 – D )D = 0.447最大磁通密度:Bmax = ( Vin * Ton ) / ( Np * Ae )Bmax = 0.195 T初级电流 Ip1 和Ip2:0.5 * ( Ip1 + Ip2 ) * Vin * D = Pout /ηIp2 + ( Vin * Ton ) / L = Ip1Ip1 = 1.99 A Ip2 = 0.8 A Ip_rms = 0.93A次级电流 Is1和 Is2Is1 =Ip1*n=26.87A Is2=Ip2*n =10.8AIs_rms = 12.56A次级电压折射到初级的电压Vor = n * ( Vo + Vf ) = 81V初级功率管Mosfet 的选择Vmin = (√2 * 264 + Vor +50 ) / 0.8 = 630 VIp_rms = Ip_rms / 0.8 = 1.16 A( 设定应力降额系数为0.8 )可以选择 Infineon 的IPP60R450E6次级整流管Diode 的选择Vmin = (√2 * 264 / n + 5 +15 ) / 0.8 = 60 VIs_rms = Is_rms / 0.8 = 15.7 A( 设定应力降额系数为0.8,噪音为15V )可以选择 IR 的30CTQ060PBF输出电容的选择设定输出电压的纹波为50mv输出电流的交流电流:Isac_rms = 0.5 * ( Is1 + Is2 ) * √D * ( 1- D )Isac_rms = 9.36AResr = Vripple / Isac_rms = 5.34 mohm选择Nichicon 电容HD 系列6.3V/3900uF 四个并联使用50W反激变换器的设计(DCM)电源规格 输入电压:85Vac ~ 264Vac输出电压:5Vdc 输出电流:10A确定变压器初次级的匝比n设定最大占空比: D=0.3工作频率: f=100KHz, T=1/f=10uS最大磁通密度: B=0.2则功率管开通时间:Ton=T*D=10uS*0.3=3uS假设关断时间:Toff=7uS,Tr=4uS选择变压器的磁芯型号为EER2834磁芯的截面积:Ae=85.5mm最低输入电压:Vin= 85 * √2 – 20 = 100.2 V ( 设定低频纹波为20V )根据伏·秒平衡原理有:Vin * Ton = n * ( Vo + Vf ) * Tr( 设定整流管压降为1V )变压器的匝比n: n = 12.53设定电源工3作在续模式 Io = Tr/T * Ip2Ip2=Io*T/Tr=25AIp1 = Ip2/n=1.99 A变压器的感量L = ( Vin * Ton ) / Ip1 = 151 uH变压器的初级匝数Np = ( Vin * Ton ) / ( Ae * B ) = 18 T变压器的次级匝数Ns = Np / n = 1.4 T=2T变压器的实际初次级匝数可以取Ns = 2 T Np=Ns * n=25.1T=26T开关电源一次滤波大电解电容开关电源决定一次侧滤波电容,主要影响电源的性能参数为输出低频交流纹波与保持时间.滤波电容越大,电容器上的Vin(min)越高,可以输出较大功率的电源,但相对价格也提高了。输入电解电容计算方法(举例说明):1.因输出电压12V 输出电流2A, 故输出功率:Pout=Vo*Io=12.0V*2A=24W。2.设定变压器的转换效率约为80%,则输出功率为24W的电源其输入功率:Pin=Pout/效率=.3.因输入最小交流电压为90VAC,则其直流输出电压为: Vin=90*1.2=108Vdc故负载直流电流为:I= =4.设计允许的直流纹波电压/Vo=20%,并且电容要维持电压的时间为1/4周期t(即半周期的工频率交流电压在约是4ms,T===0.0167S=16.7 ms)则:C=故实际选择电容量47uF.5.因最大输入交流电压为264Vac,则最高直流电压为:V=264*=373VDC.实际选用通用型耐压400Vdc的电解电容,此电压等级,电容有95%的裕度. 6.电容器的承受的纹波电流值决定电容器的温升,进而决定电容器的寿命.(电容器的最大纹波电流值与其体积,材质有关.体积越大散热越好耐受纹波电流值越高)故在选用电容器要考虑实际纹波电流值<电容器的最大纹波电流值.7.开关源元器件温升一般较高,通常选用105℃电容器,在特殊情况无法克服温升时可选用125℃电容器.故选用47uF,400v, 105℃电解电容器可以满足要求(在实际使用时还考虑安装机构尺寸,体种大小,散热环境好坏等)
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