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开关电源设计10个常用公式分享

开关电源设计10个常用公式分享

2019-04-04

1MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax如上式:Vor为副边折射到原边的反射电压,当输入为AC220V时反射电压为135V,VminDC为整流后的最低直流电压,VDSMOSFET功率管导通时DS极间电压,一般取10V。

2变压器原边绕组电流峰值IPK如上式:η为变压器的转换效率,Po为输出额定功率,单位为W

3变压器原边电感量LP如上式:Ts为开关管的周期(s),LP单位为H。

4变压器的气隙lg如上式:Ae为磁芯的有效截面积(cm2),△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T),Lp单位取HIPK单位取A,lg单位为mm


5变压器磁芯公式,反激式变换器功率通常较小,一般选用铁氧体磁芯作为变压器磁芯,其功率容量AP如下式:

AQ为磁芯窗口面积,单位为cm2。Ae为磁芯的有效截面积,单位为cm2。Po是变压器的标称输出功率,单位为W。fs为开关管的开关频率,Bm为磁芯最大磁感应强度,单位为T。δ为线圈导线的电流密度,通常取200-300A/cm2。η是变压器的转换效率,Km为窗口填充系数一般为0.2-0.4。KC为磁芯的填充系数,对于铁氧体为1.0。根据求得的AP值选择余量稍大的磁芯,一般尽量选择窗口长宽之比较大的磁芯,这样磁芯的窗口有效使用系数较高,同时可以减少漏感。

6变压器原边匝数NP如上式:△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T),Ae单位为cm2Ts单位为s

7变压器副边匝数NS如上式:VD为变压器二次侧整流二极管导通的正向压降。

8开关管的最小电压应力UDS如上式:一般选择DS间击穿电压应比式(9)计算值稍大的MOSFET功率管。

9绕组铜耗PCU如上式:原、副边绕组电阻值可通过求绕组电阻值R的公式求出,当求原边绕组铜耗时,电流用原边峰值电流IPK来计算;求副边绕组铜耗时,电流用输出电流Io来计算。


10磁芯损耗取决于工作频率、工作磁感应强度、电路工作状态和所选用的磁芯材料的性能。对于双极性开关变压器,磁芯损耗PC如下式:

Pb为在工作频率、工作磁感应强度下单位质量的磁芯损耗(W/kg),Gc为磁芯质量(Kg)。单极性开关变压器由于磁芯工作于磁滞回线的半区,其磁芯损耗约为双极性开关变压器的一半。变压器总损耗为总铜耗与磁芯损耗之和。

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