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【对战】+详细推导反激变压器初级电感的计算过程?

上次电源会议,有幸被同事叫去参加,领了包子,还学习了。但是对于一个工程师对陈老师关于反激变压器的初级电感计算过程提出一个问题。想大家是否能一起共同解决这个问题。希望能详细的让一个初学者看完没有任何疑问,那是最大的愿望。
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2012-11-30 20:37

陈老师用了两个公式去推导结果,公式如下:

  

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2012-11-30 20:37
@zhanghuawei
陈老师用了两个公式去推导结果,公式如下:[图片]  
这两个公式的详细来源是什么呢?请大家一起努力。
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2012-11-30 20:53
@zhanghuawei
陈老师用了两个公式去推导结果,公式如下:[图片]  

电感储能:WL=0.5*L*I2;

假设电感在开关开通期间储存的能量在一个开关周期的剩下时间内

全部由次级释放完,则1S内开通关断f次,传递的能量为

W=WL*f;

传递的功率:

P=0.5*L*I2*f

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yqlong
LV.1
5
2012-11-30 20:53
@zhanghuawei
陈老师用了两个公式去推导结果,公式如下:[图片]  

电感电流=初始电流+(电压除以电感)*时间

功率为1秒钟内传递的能量,电感能量=0.5*电感*电流平方,频率相当于1秒钟传递的次数

这两个公式反映了物理本质,已经能很好理解了吧

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2012-11-30 21:05

我现在遇到一个项目的电源部分,要求如下:

输入:10V~70V,

输出:

1路:7V,0.03A(偶尔到0.1A)

2路:12V,0.03A(偶尔到0.3A)

现在考虑用反激变换器,但是现在找不到太中意的开关电源芯片!

大部分芯片的启动电压都要高于10V!

只找到一个UC3843可以再9V启动,但是占空比不能到100%(电流在前一周期未达到设定值,该周期不关断开关管)!

各位高手如有合适的芯片和方案还望推荐一下!

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2012-11-30 21:44
@gnaijnaoul
我现在遇到一个项目的电源部分,要求如下:输入:10V~70V,输出:1路:7V,0.03A(偶尔到0.1A)2路:12V,0.03A(偶尔到0.3A)现在考虑用反激变换器,但是现在找不到太中意的开关电源芯片!大部分芯片的启动电压都要高于10V!只找到一个UC3843可以再9V启动,但是占空比不能到100%(电流在前一周期未达到设定值,该周期不关断开关管)!各位高手如有合适的芯片和方案还望推荐一下!

汇总一下这几天找到的芯片:

NCP1031:

启动电压:9.6V~10.6V;

内部集成MOS:2.1Ω~3.0Ω,耐压200V;

LN5R03:

启动电压:8.6V~9.0V;

内部集成三极管:220mA/1V,耐压700V;

OB2358:

启动电压:8.7V~10.7V;

内部集成MOS:4.4Ω~5.5Ω,耐压600V;

DPA426:

启动电压:16V(备注说低于16V也可以启动)

内部集成MOS:0.24Ω~0.28Ω,耐压220V;

UC3843+FQT4N25:

启动电压:7.8V~9.0V;

FQT4N25:1.75Ω,耐压250V;

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2012-11-30 22:38
@zhanghuawei
陈老师用了两个公式去推导结果,公式如下:[图片]  

DCM的吧


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dulai1985
LV.10
9
2012-12-01 00:23
@gnaijnaoul
汇总一下这几天找到的芯片:NCP1031:启动电压:9.6V~10.6V;内部集成MOS:2.1Ω~3.0Ω,耐压200V;LN5R03:启动电压:8.6V~9.0V;内部集成三极管:220mA/1V,耐压700V;OB2358:启动电压:8.7V~10.7V;内部集成MOS:4.4Ω~5.5Ω,耐压600V;DPA426:启动电压:16V(备注说低于16V也可以启动)内部集成MOS:0.24Ω~0.28Ω,耐压220V;UC3843+FQT4N25:启动电压:7.8V~9.0V;FQT4N25:1.75Ω,耐压250V;

反激式开关电源变压器初级线圈电感量的计算

反激式开关电源变压器初级线圈电感量的计算

反激式开关电源与正激式开关电源不同,对于如图1-19的反激式开关电源,其在控制开关接通其间是不向负载提供能量的,因此,反激式开关电源在控制开关接通期间只存储能量,而仅在控制开关关断期间才把存储能量转化成反电动势向负载提供输出。在控制开关接通期间反激式开关电源是通过流过变压器初级线圈的励磁电流产生的磁通来存储磁能量的。根据(1-98)式和(1-102)式,当控制开关接通时,流过变压器初级线圈的最大励磁电流为:

 

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dulai1985
LV.10
10
2012-12-01 00:24
@dulai1985
反激式开关电源变压器初级线圈电感量的计算反激式开关电源变压器初级线圈电感量的计算反激式开关电源与正激式开关电源不同,对于如图1-19的反激式开关电源,其在控制开关接通其间是不向负载提供能量的,因此,反激式开关电源在控制开关接通期间只存储能量,而仅在控制开关关断期间才把存储能量转化成反电动势向负载提供输出。在控制开关接通期间反激式开关电源是通过流过变压器初级线圈的励磁电流产生的磁通来存储磁能量的。根据(1-98)式和(1-102)式,当控制开关接通时,流过变压器初级线圈的最大励磁电流为: 

(1-123)式就是计算反激式开关电源变压器初级线圈电感的公式。式中,L1为变压器初级线圈的电感,P为变压器的输入功率,Ton为控制开关的接通时间;I1m为流过变压器初级线圈的最大励磁电流,I1m= 2I1,I1为流过变压器初级线圈的励磁电流(平均值,可用有效值代之)。

由此可知,在计算反激式开关电源变压器的参数时,不但要根据(1-120)式计算变压器初级线圈的最少匝数,还要计算变压器初级线圈的电感量。当变压器初级线圈的最少匝数确定以后,变压器初级线圈的电感量就只能再由选择变压器铁心气隙的大小来决定,或由选择变压器铁心的导磁率来决定。

1-7-3-2-3.变压器初、次级线圈匝数比的计算

图1-19,反激式开关电源在控制开关接通期间是不输出功率的,仅在控制开关关断期间才把存储能量转化成反电动势向负载提供输出。反激式开关电源变压器次级线圈输出端一般都接有一个整流二极管,和一个储能滤波电容。由于储能滤波电容的容量很大,其两端电压基本不变,变压器次级线圈输出电压uo相当于被整流二极管和输出电压Uo进行限幅,因此,被限幅后的剩余电压幅值正好等于输出电压Uo的最大值Up,同时也等于变压器次级线圈输出电压uo的半波平均值Upa。

由于反激式变压器开关电源的输出电压与控制开关的占空比有关,因此,在计算反激式开关电源变压器初、次级线圈的匝数比之前,首先要确定控制开关的占空比D。把占空比D确定之后,根据(1-110)式就可以计算出反激式开关电源变压器的初、次级线圈的匝数比。根据(1-110)式

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dulai1985
LV.10
11
2012-12-01 00:24
@dulai1985
(1-123)式就是计算反激式开关电源变压器初级线圈电感的公式。式中,L1为变压器初级线圈的电感,P为变压器的输入功率,Ton为控制开关的接通时间;I1m为流过变压器初级线圈的最大励磁电流,I1m=2I1,I1为流过变压器初级线圈的励磁电流(平均值,可用有效值代之)。由此可知,在计算反激式开关电源变压器的参数时,不但要根据(1-120)式计算变压器初级线圈的最少匝数,还要计算变压器初级线圈的电感量。当变压器初级线圈的最少匝数确定以后,变压器初级线圈的电感量就只能再由选择变压器铁心气隙的大小来决定,或由选择变压器铁心的导磁率来决定。1-7-3-2-3.变压器初、次级线圈匝数比的计算图1-19,反激式开关电源在控制开关接通期间是不输出功率的,仅在控制开关关断期间才把存储能量转化成反电动势向负载提供输出。反激式开关电源变压器次级线圈输出端一般都接有一个整流二极管,和一个储能滤波电容。由于储能滤波电容的容量很大,其两端电压基本不变,变压器次级线圈输出电压uo相当于被整流二极管和输出电压Uo进行限幅,因此,被限幅后的剩余电压幅值正好等于输出电压Uo的最大值Up,同时也等于变压器次级线圈输出电压uo的半波平均值Upa。由于反激式变压器开关电源的输出电压与控制开关的占空比有关,因此,在计算反激式开关电源变压器初、次级线圈的匝数比之前,首先要确定控制开关的占空比D。把占空比D确定之后,根据(1-110)式就可以计算出反激式开关电源变压器的初、次级线圈的匝数比。根据(1-110)式
(1-110)式和(1-124)式中,Uo为反激式变压器开关电源的输出电压,Ui变压器初级线圈输入电压,D为控制开关的占空比,n = N2/N1为变压器次级线圈与初级线圈的匝数比。

在正常输出负载的情况下,考虑到电源开关管的耐压问题,反激式开关电源控制开关的占空比D的最大值一般都小于0.5。因此,反激式变压器开关电源变压器次级线圈大部分时间都是工作在断流状态,如图1-21。当开关电源变压器次级线圈出现断流时,流过负载电流将全部由储能滤波电容来提供,电容两端产生的电压纹波会增大很多,并且输出电压也会降低。因此,在考虑变压器次级线圈与初级线圈的匝数比的时候,也要把这个因数一同进行考虑,最好在变压器次级线圈与初级线圈的匝数比n的基础上再乘一个略大于1的系数K。系数K一般取1.1~1.3,与占空比的取值有关,当占空比很小时,K值可取大一些。

这里顺便提一下,变压器线圈漆包线的电流密度一般取每平方毫米为2~3安培比较合适。当开关电源的工作频率取得很高时,电流密度最好取得小一些,或者用多股线代替单股线,以免电流在导体中产生趋肤效应,增大损耗使导线发热。另外,目前绕制变压器使用的漆包线大部分都不是纯铜线,因此电阻率相对比较大,把这些因素一起考虑,电流密度更不能取高。

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2012-12-02 16:17
@zhanghuawei
陈老师用了两个公式去推导结果,公式如下:[图片]  
电感储能那个公式大家都知道吧!
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zhanghuawei
LV.9
13
2012-12-03 08:35
@dulai1985
(1-110)式和(1-124)式中,Uo为反激式变压器开关电源的输出电压,Ui变压器初级线圈输入电压,D为控制开关的占空比,n=N2/N1为变压器次级线圈与初级线圈的匝数比。在正常输出负载的情况下,考虑到电源开关管的耐压问题,反激式开关电源控制开关的占空比D的最大值一般都小于0.5。因此,反激式变压器开关电源变压器次级线圈大部分时间都是工作在断流状态,如图1-21。当开关电源变压器次级线圈出现断流时,流过负载电流将全部由储能滤波电容来提供,电容两端产生的电压纹波会增大很多,并且输出电压也会降低。因此,在考虑变压器次级线圈与初级线圈的匝数比的时候,也要把这个因数一同进行考虑,最好在变压器次级线圈与初级线圈的匝数比n的基础上再乘一个略大于1的系数K。系数K一般取1.1~1.3,与占空比的取值有关,当占空比很小时,K值可取大一些。这里顺便提一下,变压器线圈漆包线的电流密度一般取每平方毫米为2~3安培比较合适。当开关电源的工作频率取得很高时,电流密度最好取得小一些,或者用多股线代替单股线,以免电流在导体中产生趋肤效应,增大损耗使导线发热。另外,目前绕制变压器使用的漆包线大部分都不是纯铜线,因此电阻率相对比较大,把这些因素一起考虑,电流密度更不能取高。
没有见到详细的推导啊。
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fengxunshi
LV.5
14
2012-12-03 11:58
@zhanghuawei
没有见到详细的推导啊。[图片]
坛子里,,有噢,搜吧,
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2012-12-03 13:16
@dulai1985
(1-110)式和(1-124)式中,Uo为反激式变压器开关电源的输出电压,Ui变压器初级线圈输入电压,D为控制开关的占空比,n=N2/N1为变压器次级线圈与初级线圈的匝数比。在正常输出负载的情况下,考虑到电源开关管的耐压问题,反激式开关电源控制开关的占空比D的最大值一般都小于0.5。因此,反激式变压器开关电源变压器次级线圈大部分时间都是工作在断流状态,如图1-21。当开关电源变压器次级线圈出现断流时,流过负载电流将全部由储能滤波电容来提供,电容两端产生的电压纹波会增大很多,并且输出电压也会降低。因此,在考虑变压器次级线圈与初级线圈的匝数比的时候,也要把这个因数一同进行考虑,最好在变压器次级线圈与初级线圈的匝数比n的基础上再乘一个略大于1的系数K。系数K一般取1.1~1.3,与占空比的取值有关,当占空比很小时,K值可取大一些。这里顺便提一下,变压器线圈漆包线的电流密度一般取每平方毫米为2~3安培比较合适。当开关电源的工作频率取得很高时,电流密度最好取得小一些,或者用多股线代替单股线,以免电流在导体中产生趋肤效应,增大损耗使导线发热。另外,目前绕制变压器使用的漆包线大部分都不是纯铜线,因此电阻率相对比较大,把这些因素一起考虑,电流密度更不能取高。
继续啊!
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2012-12-03 16:06
@gnaijnaoul
我现在遇到一个项目的电源部分,要求如下:输入:10V~70V,输出:1路:7V,0.03A(偶尔到0.1A)2路:12V,0.03A(偶尔到0.3A)现在考虑用反激变换器,但是现在找不到太中意的开关电源芯片!大部分芯片的启动电压都要高于10V!只找到一个UC3843可以再9V启动,但是占空比不能到100%(电流在前一周期未达到设定值,该周期不关断开关管)!各位高手如有合适的芯片和方案还望推荐一下!

3843比较容易做吧???

就是VCC要处理一下。。。。

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