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【原创】12V2A 反激式开关电源

  设计指标:

  输入电压:AC 85V~270V

  输出电压:DC 12V

  输出电流:2A

 拟定工作效率:75%

 开关工作频率:100KHz

   

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2012-11-24 11:39

下面开始高频变压器的设计:

  第一步:假设占空比,对于反激式开关电源,不妨取Dmax=0.45,开关频率100KHz。推出T=10us,Tonmax=4.5us

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老梁头
LV.10
3
2012-11-24 11:40
@changming789
下面开始高频变压器的设计: 第一步:假设占空比,对于反激式开关电源,不妨取Dmax=0.45,开关频率100KHz。推出T=10us,Tonmax=4.5us
占个座,支持楼主
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2012-11-24 11:40
@changming789
下面开始高频变压器的设计: 第一步:假设占空比,对于反激式开关电源,不妨取Dmax=0.45,开关频率100KHz。推出T=10us,Tonmax=4.5us

计算对应的最小直流电压Vinmin=85*1.4=119V,波动20V,故Vinmin=100V

最大直流电压Vinmax=400V

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2012-11-24 11:43
@老梁头
占个座,支持楼主[图片]

谢谢,与其临渊羡鱼不如退而结网,看了那么都牛人的大作,自己也想打造以一个,抛砖引玉!大侠,多多指教!

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2012-11-24 11:46
@changming789
计算对应的最小直流电压Vinmin=85*1.4=119V,波动20V,故Vinmin=100V最大直流电压Vinmax=400V

根据伏秒平衡:Vinmin*Dmax=(Vo+Vf)*(1-Dmax)*N,Vo表示输出电压,值12V,Vf表示次级整流二极管压降,不妨设为1V。N表示初级线圈与次级线圈匝数比

 由前面的假设值,得N=6.29

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2012-11-24 11:49
@changming789
根据伏秒平衡:Vinmin*Dmax=(Vo+Vf)*(1-Dmax)*N,Vo表示输出电压,值12V,Vf表示次级整流二极管压降,不妨设为1V。N表示初级线圈与次级线圈匝数比 由前面的假设值,得N=6.29

总功率Po=Vo*Io=24W,

Pi=32W

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2012-11-24 11:55
@changming789
总功率Po=Vo*Io=24W,Pi=32W

变压器初级峰值电流计算,假设Ip2=k*Ip1.取K=0.4

0.5*(Ip1+Ip2)*Vinmin*Dmax=Pi

代入数值得Ip1=1.137A,Ip2=0.454A

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2012-11-24 11:57
@changming789
变压器初级峰值电流计算,假设Ip2=k*Ip1.取K=0.40.5*(Ip1+Ip2)*Vinmin*Dmax=Pi代入数值得Ip1=1.137A,Ip2=0.454A

根据V=L*dI/dT,

Lp=Vinmin*Tonmax/(Ip1-Ip2),Lp表示初级电感

Lp=660uH

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2012-11-24 12:06
@changming789
根据V=L*dI/dT,Lp=Vinmin*Tonmax/(Ip1-Ip2),Lp表示初级电感Lp=660uH

就需要这样的帖子

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2012-11-24 12:14
@changming789
根据V=L*dI/dT,Lp=Vinmin*Tonmax/(Ip1-Ip2),Lp表示初级电感Lp=660uH

选择变压器磁芯

Aw*Ae=Pt*1000000/[2*K0*Kc*f*Bm*j*n]

其中:Pt输出功率

        K0:窗口填充系数=0.4

       Kc磁芯填充系数=1(铁氧体)

      Bm变压器磁通密度=1500Gs

    j电流密度=5A/mm2

Aw*Ae=0.0595cm4

 

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2012-11-24 12:16
@changming789
选择变压器磁芯Aw*Ae=Pt*1000000/[2*K0*Kc*f*Bm*j*n]其中:Pt输出功率       K0:窗口填充系数=0.4      Kc磁芯填充系数=1(铁氧体)     Bm变压器磁通密度=1500Gs   j电流密度=5A/mm2Aw*Ae=0.0595cm4 

由参考资料得  选用EI22骨架

Ap=Ae*Aw=0.33*0.383=0.126>需要的0.0595

因此可以选用EI22骨架

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2012-11-24 12:18
@changming789
由参考资料得 选用EI22骨架Ap=Ae*Aw=0.33*0.383=0.126>需要的0.0595因此可以选用EI22骨架
初级匝数Np=Lp*(Ip1-Ip2)/[Ae*Bm]=90.76
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2012-11-24 12:23
@changming789
初级匝数Np=Lp*(Ip1-Ip2)/[Ae*Bm]=90.76

计算气隙Lp=u0*ur*Np*Np*Ae/g  其中g表示气隙长度

g=4*3.14*10-7*1*33.06*90.76*90.76/0.659=0.519mm

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2012-11-24 12:25
@changming789
计算气隙Lp=u0*ur*Np*Np*Ae/g 其中g表示气隙长度g=4*3.14*10-7*1*33.06*90.76*90.76/0.659=0.519mm

次级匝数Ns=Np/N=14.4,取整得到15,对应的Np取整得95

重新计算N=6.33

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2012-11-24 12:27
@changming789
次级匝数Ns=Np/N=14.4,取整得到15,对应的Np取整得95重新计算N=6.33

验证Dmax

Vin*Dmax=(Vo+Vf)*(1-Dmax)*N

Dmax=0.4517

计算值大于设定的0.45

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2012-11-24 12:28
@changming789
验证DmaxVin*Dmax=(Vo+Vf)*(1-Dmax)*NDmax=0.4517计算值大于设定的0.45

不妨减小N,取N=6 ,Ns=15,Np=90

Dmax=0.438<0.45

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2012-11-24 12:30
@changming789
不妨减小N,取N=6,Ns=15,Np=90Dmax=0.438

对应的Dmin=(Vo+Vf)*N/[(Vo+Vf)*N+Vinmax]=0.16

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2012-11-24 12:32
@changming789
对应的Dmin=(Vo+Vf)*N/[(Vo+Vf)*N+Vinmax]=0.16

重新核算Ip1,Ip2,K

计算得Ip1=1.147A

Ip2=0.482A

k=0.42

与假设得很接近

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2012-11-24 12:35
@changming789
重新核算Ip1,Ip2,K计算得Ip1=1.147AIp2=0.482Ak=0.42与假设得很接近

初级电流有效值的计算

Ip(rms)*Ip(rms)=[Ton/3T*(Ip1*Ip1+Ip2*Ip2+Ip1*Ip2)]

Ip(rms)=0.5538

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2012-11-24 12:36
@changming789
初级电流有效值的计算Ip(rms)*Ip(rms)=[Ton/3T*(Ip1*Ip1+Ip2*Ip2+Ip1*Ip2)]Ip(rms)=0.5538

次级电流有效值Is=Ip(rms)*N=3.3A

 

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2012-11-24 12:39
@changming789
次级电流有效值Is=Ip(rms)*N=3.3A 

计算初级、次级导线的线径

初级导线截面积:Ip(rms)/j=0.5538/5=0.11mm2

次级导线截面积3.3/5=0.665mm2

 

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2012-11-24 12:58
@changming789
计算初级、次级导线的线径初级导线截面积:Ip(rms)/j=0.5538/5=0.11mm2次级导线截面积3.3/5=0.665mm2 

取初级导线线径0.4mm 1根 90圈

次级导线线径0.4mm 3根 15圈

辅组绕组圈数20圈 线径0.4mm

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2012-11-24 13:00
@changming789
取初级导线线径0.4mm1根90圈次级导线线径0.4mm3根15圈辅组绕组圈数20圈线径0.4mm
关键器件选型 输入电容=2uF/W*Pi=70uF,取100uF/400V 铝电解电容
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2012-11-24 13:01
@changming789
关键器件选型输入电容=2uF/W*Pi=70uF,取100uF/400V铝电解电容

控制IC选择GR8836 

开关管选取4N60

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2012-11-24 13:02
@changming789
控制IC选择GR8836 开关管选取4N60

次级整流管选择 耐压Vmax/N+V0=78V

取SB3100

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2012-11-24 13:03
@changming789
次级整流管选择耐压Vmax/N+V0=78V取SB3100

计算基本完成,未完待续 有图有真相

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aczg01987
LV.10
28
2012-11-24 13:03
12V2A效率才75%?
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aczg01987
LV.10
29
2012-11-24 13:11
@changming789
下面开始高频变压器的设计: 第一步:假设占空比,对于反激式开关电源,不妨取Dmax=0.45,开关频率100KHz。推出T=10us,Tonmax=4.5us
Ton=10us,Tonmax=4.5us这个?
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aczg01987
LV.10
30
2012-11-24 13:13
@changming789
根据伏秒平衡:Vinmin*Dmax=(Vo+Vf)*(1-Dmax)*N,Vo表示输出电压,值12V,Vf表示次级整流二极管压降,不妨设为1V。N表示初级线圈与次级线圈匝数比 由前面的假设值,得N=6.29

由前面的假设值,得N=6.29?

N是怎么的出来的?

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lybpotter
LV.4
31
2012-11-24 14:24
果断mark
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