电源设计最常用10个公式解析

硬件笔记本 2024-05-27 07:48

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1、MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax:
最大占空比Dmax
式中:Vor为副边折射到原边的反射电压,当输入为AC 220V时反射电压为135V;VminDC为整流后的最低直流电压;VDS为MOSFET功率管导通时D与S极间电压,一般取10V。

2、变压器原边绕组电流峰值IPK为:
变压器原边绕组电流峰值IPK
式中: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为:
变压器原边电感量LP
式中:Ts为开关管的周期(s);LP单位为H。
4、变压器的气隙lg为:
变压器的气隙lg
式中: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H,IPK单位取A,lg单位为mm。

5、变压器磁芯
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为
功率容量Ap
式中: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
变压器原边匝数Np
式中:△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T),Ae单位为cm2,Ts单位为s。

7、变压器副边匝数Ns
变压器副边匝数Ns
式中:VD为变压器二次侧整流二极管导通的正向压降。

8、功率开关管的选择
开关管的最小电压应力UDS
开关管的最小电压应力UDS。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
绕组铜耗Pcu
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
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:
磁芯损耗Pc

式中: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)。对于单极性开关变压器,由于磁芯工作于磁滞回线的半区,所以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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