|
下面我们以输出功率为5瓦以下的开关电源为例，讲解一下开关电源变压器的设计。
1 电气要求：
- 输入电压：AC 90-264V/50-60HZ
- 输出电压：5±0.2 V
- 输出电流：1A
2 设计流程介绍：
2.1 线路图如下：
说明：
W1，W3是做屏蔽用的，对EMI有作用；
Np是初级线圈(主线圈)；
Nb是辅助线圈；
Ns次级线圈（二次侧圈数）。
2.2 变压器计算:
2.2.1 变压器的参数说明:
依据变压器计算公式
B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)
Lp = 一次侧电感值(uH)
Ip = 一次侧峰值电流(A)
Np = 一次侧(主线圈)圈数
Ae = 铁心截面积(cm2)
B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以浙江东磁公司的DMR40为例，100℃时的B(max)为4000 Gauss，设计时应考虑零件误差，所以一般取3000~3600 Gauss之间，若所设计的power为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss左右，以避免铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae越高，所以可以做较大瓦数的Power。
2.2.2 决定占空比:
由以下公式可决定占空比 ，占空比的设计一般以50%为基准，占空比若超过50%易导致振荡的发生。
NS = 二次侧圈数
NP = 一次侧圈数
Vo = 输出电压
VD= 二极管顺向电压
Vin(min) = 滤波电容上的最小电压值
D =占空比
2.2.3 决定Pout，Ip，Lp，Nps，Np，Ns值:
Pout=V2 x Iout x 120%
V2=Vout + Vd + Vt
因为I1p是峰峰值，如下图：
所以 
Lp= 
简化后
Lp= 
Nps=
Ip = 一次侧峰值电流
I1p = 一次侧尖峰电流值
Pout = 输出瓦数
Vd=开关二级关的正向压降一般为0.55V
Vt=输出滤波线圈的压降，一般取0.2V
开关变压器的转换效率
PWM震荡频率
Nps次级与初级的匝比
Np初级线圈圈数，Ns次级线圈圈数
2.2.4 决定变压器线径及线数:
当变压器决定后，变压器的Bobbin即可决定，依据Bobbin的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温升记录为准。
2.2.5 决定辅助电源的圈数:
依据变压器的圈比关系，可决定辅助电源的圈数及电压。
2.2.6 变压器计算:
输出瓦数10W(5V/2A)，Core = EE-19，可绕面积(槽宽)=57mm，Margin Tape = 2.8mm(每边)，剩余可绕面积=4.4mm，Ae=52
假设fT = 45 KHz ，Vin(min)=90V， =0.7，
计算式:
决定占空比:
假定D=0.48，f=45k
计算Pout，Ip，Lp值:
V2=Vout + Vd + Vt
=5+0.55+0.2=5.75
Pout=V2 x Iout x 120%
=5.75 x 2 x 1.2 =13.8W
=  =0.69A
 = 0.69/2.4=0.30A
Lp= 
= =1.6mH
Nps=
=5.75/100=0.058
= =4.1取5圈
Np=5/0.058=88圈
辅助线圈电压为10V，则权数为
Nw4=10/100 x 88=9圈
变压器材质及尺寸:
由以上假设可知材质MBR40，尺寸=EE-19，Ae=0.52cm2，可绕面积(槽宽)=12mm，因Margin Tape使用2.8mm，所以剩余可绕面积9.2mm.
决定变压器的线径及线数:
=0.69A
= 0.69/2.4=0.30A
假设NP使用0.32ψ的线
电流密度= 
可绕圈数= 
假设Secondary使用0.35ψ的线
电流密度= 
假设使用4P，则
电流密度= 
可绕圈数= 
2.2.7 设计验证
将所得资料代入 〈 0.3T公式中，如此可得出B(max)，若B(max)值太高或太低则参数必须重新调整。
=1.6 x 0.69/(88 x 52) x 100
=0.28T<0.3T设计通过
|
