开关电源中的功率变换器拓扑、分析与设计 反激变换器的功率级设计

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------开关电源中的功率变换器拓扑、分析与设计5反激变换器的功率级设计此培训资料来源于德州仪器（TI）和中国电源学会（世纪电源网）合作举办的“TI现场培训”课程，世纪电源网同意在TI网站上分享这些文档。第五单元反激变换器的功率级设计1.DCM反激在电流负载下的功率级设计2.CCM反激在电流负载下的功率级设计11：DCM反激在电流负载下的功率级设计21-1：反激变换器的

2、设计规格VIgIoLVgVgVg--输入电压范围：Vg=Vgmin~Vgmax；--输出负载范围：；IoL=IoLmin~IoLmax--输出稳定电压：Vo；--输出电压纹波：DVo；（开关纹波）h2（高限）；--功率级满载效率：h1（低限），--开关频率：fsIoLmax其实应该是过载点的负载电流。IoL31-2：反激变换器的设计步骤——————————————————————————————————————----------------------------------------------------------------------

3、--------------------------第一步：设计变压器：1）：根据主管S的电压应力Vmaxds(peak)确定变压器的变比：NN=NpVmaxds(peak)-VgmaxN=sVo2）：选择低限满载下，激磁电感的电流工作在CCM/DCM边界（则在其它输入和负载下，均工作在DCM）；由下式计算变压器原边的激磁电感：Lm=N2(1-Dmax)22hfRmin1s其中：Rmin=VoIDmax=1oLmax1+h1Vgmin/NVo4（（（3）：计算铁芯所需的最小面积积：Wa′Ac=2Pomax[-Dmax+Dmax]′1063(cm)4

4、BmJKfsh1其中：Pomax=Vo′IoLmax，最大输出功率（W）Bm=Bmax<Bs为最大工作磁密（Gass）：J为绕组的电流密度——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------（A/mm2）：K为铁芯的窗口系数（0.4左右）：fs为开关频率（Hz）：Wa为铁芯的窗口面积（cm2）：Ac为铁芯的截面积（cm2）：面积积

5、公式的推导过程见下面几页5（4）：选择铁芯：先选择铁芯的制造商、铁芯的材料和铁芯的形状，再按下列条件（5）：计算原副边的匝数：（6）：计算变压器的气隙：(Wa′Ac)铁芯>(Wa′Ac)计算选择铁芯的型号。Ns=Vo(1-Dmax)′108AcBmaxfsh1Np=N′Ns对计算的匝数取整数。=m0′Np2′Acm0′Ns2lg′Ac′2h1′fsL=m(1-Dmax)2Rmin其中：m0=4p′10-9H/cm8）：计算原副边绕组的线规：a）：计算原副边绕组的最大有效值电流：Imaxpri(rms)=2DmaxIoLmax3N(1-Dmax

6、)Imaxsec(rms)=2IoLmax——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------3-Dmaxb）：计算该开关频率下的单根线线规：r(single)=75f(mm)S(single)=pr2(single)(mm)2sc）：计算原副边所需的导线根数：nImaxp=pri(rms)J′S(single)maxn=Issec(r

7、ms)J′S(single)9（7（8）：功率变压器的校验：--验算稳态工作时的最大磁密：vp(tVo(1-Dmax)Bm=′108(Gass)NsAcfsh1Bmax=Bm<Bs--验算铁芯的窗口系数：--计算变压器的铁损：--计算变压器绕组的铜损：--计算变压器的总损耗和温升：B(Bim(tt——————————————————————————————————————---------------------------------------------------------------------------------------

8、---------根据总损耗和散热条件，计算变压器的温升，判断铁芯是否满足，如需调整，则在调整后再重复（5）、（6）、（7