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常用開關電源是如何進行設計的?11個公式給你答案

來源:廣州能達電源技術有限公司    發表時間:2018-05-07 13:49:54    瀏覽數:

電源模塊的應用在日常生活生產中有極為廣泛的運用,那么對于電源模塊我們了解的有多少呢?今天能達電源專家為大家帶來關于常用電源模塊開關設計原理公式:

 MOSFET開關管工作的最大占空比Dmax:

 

式中:Vor為副邊折射到原邊的反射電壓,當輸入為AC 220V時反射電壓為135V;VminDC為整流后的最低直流電壓; VDS為MOSFET功率管導通時D與S極間電壓,一般取10V。

變壓器原邊繞組電流峰值IPK為:

 

式中:η為變壓器的轉換效率;Po為輸出額定功率,單位為W。

變壓器原邊電感量LP:

 

式中:Ts為開關管的周期(s);LP單位為H。

變壓器的氣隙lg:

 

式中:Ae為磁芯的有效截面積(cm2);△B為磁芯工作磁感應強度變化值(T);Lp單位取H,IPK單位取A,lg單位為mm。

變壓器磁芯

反激式變換器功率通常較小,一般選用鐵氧體磁芯作為變壓器磁芯,其功率容量AP為

 

式中:AQ為磁芯窗口面積,單位為cm2;Ae為磁芯的有效截面積,單位為cm2;Po是變壓器的標稱輸出功率,單位為W;fs為開關管的 開關頻率;Bm為磁芯最大磁感應強度,單位為T;δ為線圈導線的電流密度,通常取200~300A/cm2,η是變壓器的轉換效率;Km為窗口填充系數, 一般為0.2~0.4;KC為磁芯的填充系數,對于鐵氧體為1.0。

根據求得的AP值選擇余量稍大的磁芯,一般盡量選擇窗口長寬之比較大的磁芯,這樣磁芯的窗口有效使用系數較高,同時可以減少漏感。

變壓器原邊匝數NP:

 

式中:△B為磁芯工作磁感應強度變化值(T),Ae單位為cm2,Ts單位為s。

變壓器副邊匝數Ns:

 

式中:VD為變壓器二次側整流二極管導通的正向壓降。

功率開關管的選擇

開關管的最小電壓應力UDS

 

一般選擇DS間擊穿電壓應比式(9)計算值稍大的MOSFET功率管。

繞組電阻值R:

 

式中:MUT為平均每匝導線長度(cm); N為導線匝數;

為20℃時導線每cm的電阻值(μΩ)。

繞組銅耗PCU為:

 

原、副邊繞組電阻值可通過求繞組電阻值R的公式求出,當求原邊繞組銅耗時,電流用原邊峰值電流IPK來計算;求副邊繞組銅耗時,電流用輸出電流Io來計算。

磁芯損耗

磁芯損耗取決于工作頻率、工作磁感應強度、電路工作狀態和所選用的磁芯材料的性能。對于雙極性開關變壓器,磁芯損耗PC:

 

式中:Pb為在工作頻率、工作磁感應強度下單位質量的磁芯損耗(W/kg); Gc為磁芯質量(Kg)。

對于單極性開關變壓器,由于磁芯工作于磁滯回線的半區,所以磁芯損耗約為雙極性開關變壓器的一半。變壓器總損耗為總銅耗與磁芯損耗之和。


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