单片机论坛

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索
查看: 7424|回复: 22
收起左侧

详细的反激式开关电源设计全过程

  [复制链接]
youyoujiasu 发表于 2018-8-22 22:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
     给新人学习的,很用心的设计,值得学习!还有带仿真,不是经典我不发!
以 21V63W 反激式开关电源的设计过程为例作较为详细的说明,公式的全过程不需要单 位换算,只要跟着公式的每一步计算程序进行演算,均可顺利完成你的计算任务。非常适合 初学者“摸石头过河”。由于本人水平有限,出错在所难免,欢迎大家批评指正!

0.png
输入电压:175-264VAC 输出电压:21V 输出电流:3A
输出功率 Po=63W 频率设定在 60KHz 占空比初步定在 0.45 反馈电压取 14.5V 反馈电流取100Ma

总体拓扑如下


变压器计算

一.挑选磁芯。
考虑成本因素在此选择 PC40 材质,查 PC40 资料得
Bs=0.39T              Br=0.06T
^B=Bs-Br=0.39T-0.06T=0.33T
为了防止磁芯的瞬间出现磁饱和,我取低
^B 值,即 0.33T*0.6=0.198T(取 0.2T)


用 AP 法计算磁芯


AP=[(Po/^n+Po)*1000]/2*^B*Fs*1000*J*Ku) AP=[(63W/0.8+63W)*1000]/(2*0.2*60KHz*1000*400*0.2) AP=0.738(mm4)

公式中


^B 是效率取 0.8
Fs 开关频率 60KHz
J 电流密度取 400(A/cm2) Ku 铜窗系数取 0.2


根据上图,我选择大于计算 AP 值的磁芯 EE3528
相关参数是:
Ae=84.8mm2              AP=1.3398cm4
Aw=158mm2              AL=2600nH/H2




二.为了适应突变的负载电流,我把电源设计在临界电流模式。
临界电流 IoB=0.8*Io=0.8*3A=2.4A

1.最小输入电压 Vimin=ViACmin*1.2=210V
2.匝比 n=[Vimin/(Vo+Vf)]*[Dmax/(1-Dmax)] n=[210V/(21V+1V)]*[0.45/(1-0.45)] n=7.8
3.副边峰值电流^IsB=2*IoB/(1-Dmax)
^IsB=2*2.4A/(1-0.45)
^IoB=8.72A
4. 次级电感 Ls=(Vo+Vf)*(1-Dmax)*[1/(Fs*1000)]/^IsB*1000000
Ls=(21V+1V)*(1-0.45)*[1/(60KHz*1000)]/8.72A*1000000
Ls=23.58Uh
5. 原边电感 Lp=n*n*Ls Lp=7.8*7.8*23.58uH Lp=1434uH
6. 计算连续模式时的副边峰值电流.
^Isp=Io/(1-Dmax)+(^IsB/2)
^Isp=3A/(1-0.45)+(8.72A/2)
^Isp=9.81A
7. 计算连续模式时的原边峰值电流.
^Ipp=^Isp/n
^Ipp=9.81A/7.8
^Ipp=1.257A

三.匝数计算.
1. 原边匝数 Np=Lp*^Ipp/(^B*Ae) Np=1434uH*1.257A/(0.2*84.8) Np=106.28T
取整 Np=106T
2.副边匝数 Ns=Np/n
Ns=106T/7.8
Ns=13.58T
取整 Ns=14T
3.反馈匝数 Nv=(Vcc+Vf)/[(Vo+Vf)/Ns]


Nv=(14.5V+1V)/[(21V+1V)/14T] Nv=9.87T

取整 Nv=10T

四.计算磁芯的空气间隙。 Ig=Np*Np*0.000001256*Ae/(Lp/1000) Ig=106T*106T*0.000001256*84.8/(1434uH/1000)Ig=0.83mm


五.线径.
1. 原边线径.
有效电流 Iprms=Po/^n/Vimin Iprms=63W/0.8/210V Iprms=0.375A
线径


dwp=1.13*0.3              J 电流密度取 4(A/mm2)
dwp=0.339mm
用两根直径 0.18mm 的漆包线并绕.

2.次级线径.

dws=1.13*0.886              J 电流密度取 4(A/mm2)

dws=1.0mm

用 4 根直径 0.25mm 的漆包线并绕.

六.电流趋肤深度计算.


^I=76.5/244.9
^I=0.31mm
核对 dwH=^I*2*0.9 dwH=0.558mm
多股并绕时的线径必须小于或等于 dwH 值,单线绕制时,线径如果超过 dwH 值就要考虑采 用多股并绕。


变压器结构绕制.



元器件计算

1.  保险丝计算. Iimax=Po/^n/Vimin Iimax=63/0.8/175

Iimax=0.45A
FUSE=0.45*Kr
FUSE=1.998A 保险丝选择 F2A250V 式中 Kr 值是 4.44046


具体计算公式见本人 QQ 里 有详细计算过程。


2. 输入虑波电容计算.


容量

C=Vo*Io*[2*3.14/f*(Vimin/3.14/3.14-4.44)] C=21*3*[2*3.14/50*(175/3.14/3.14-4.44)] C=105.2Uf


最大施加电压
VH=Vimax*1.414
VH=264*1.414
VH=373.2V
电容选择 100uF400V

2.              工频整流管计算.

3.              启动电阻计算.
4.
5.              功率开关计算.
6.              振荡频率计算
7.              输出整流管计算.
8.              整流管 RC 吸收支路计算.
9.              输出虑波电容计算.
10. 输出电感计算.
11. TL431 外围元件计算.
12. RCD 尖峰吸收支路计算.
13. 电流检测电阻计算.




自我介绍:              大家好,首先告诉大家的是我的水平不高,缺乏技术理论,很多东西都 是硬着头皮做,这段时间认识了不少的业界朋友,技术也 跟着提了一些,但比起大家却差之甚远。 我今天发表的这个小文目的是进一步接近大家,与大家共同探讨技术的精髓。
谢谢大家的支持!

全部资料51hei下载地址:
反激式开关电源设计全过程(有仿真).pdf (584.8 KB, 下载次数: 118)

评分

参与人数 1黑币 +50 收起 理由
admin + 50 共享资料的黑币奖励!

查看全部评分

回复

使用道具 举报

liuhailan5757 发表于 2018-8-23 09:25 | 显示全部楼层
这些计算公式 看着就................. 现在设计电源没这么复杂了,各个电源IC厂家的FAE已经把所有的技术参数都给到了。现在设计就是画画板,细调一些参数,达到认证。
回复

使用道具 举报

 楼主| youyoujiasu 发表于 2018-8-23 19:58 | 显示全部楼层
liuhailan5757 发表于 2018-8-23 09:25
这些计算公式 看着就................. 现在设计电源没这么复杂了,各个电源IC厂家的FAE已经把所有的技术参 ...

FAE 给你的方案,那是人家的职责。技术这东西,看个人追求,FAE只能提供基本的案例,复杂点的,高端的东西还是看自个本事。
回复

使用道具 举报

preety110 发表于 2018-9-23 09:33 | 显示全部楼层
youyoujiasu 发表于 2018-8-23 19:58
FAE 给你的方案,那是人家的职责。技术这东西,看个人追求,FAE只能提供基本的案例,复杂点的,高端的东 ...

就像windows一样,别人给开发了一个平台,干什么,怎么干还得看你自己,能干到什么样就不好说了。
回复

使用道具 举报

preety110 发表于 2018-10-8 11:46 | 显示全部楼层
反正我是学习了。
回复

使用道具 举报

chenkai345 发表于 2018-11-14 08:17 | 显示全部楼层
看上去很不错
回复

使用道具 举报

litaiming 发表于 2018-12-11 10:02 | 显示全部楼层
特意登录,特意顶赞.顺问,成品的实际功率,和实际电压是多少,补足数据就更好了!超赞!
回复

使用道具 举报

litaiming 发表于 2018-12-11 10:27 | 显示全部楼层
再附,如果楼主在设计上更细心点,就更好了,比如:原边匝数中间有抽头,放个跳线,以适应各国的AC110v/220v电压,毕竟国际化,另外副边,21v的可以有4组,可构成4*5V=20,方便多电压的二次开发和利用.比如:5v的锂电池充电4.2V,组成4*3.6=14.4v,铅酸12v的充电3*5=15v,等等.
回复

使用道具 举报

wusenlin 发表于 2018-12-11 14:52 | 显示全部楼层
学习了,很不错的资料。
回复

使用道具 举报

没牛吃的草 发表于 2018-12-26 09:08 | 显示全部楼层
很好的思路  楼主能介绍下 反馈怎么设计的吗?
回复

使用道具 举报

yp126326yp 发表于 2019-1-7 09:13 | 显示全部楼层
666厉害厉害
回复

使用道具 举报

smogoo 发表于 2019-1-8 22:48 | 显示全部楼层
学习学习。
回复

使用道具 举报

smogoo 发表于 2019-1-8 22:49 | 显示全部楼层
进来学习一下。                                       
回复

使用道具 举报

fontex 发表于 2019-1-25 08:18 | 显示全部楼层
正在学习开关电源,不知楼主用什么仿真软件?
回复

使用道具 举报

lxj8835 发表于 2019-3-2 14:31 | 显示全部楼层
看着很不错的样子啊!
回复

使用道具 举报

lxj8835 发表于 2019-3-2 14:39 | 显示全部楼层
为什么不完整?!
回复

使用道具 举报

shuisheng60 发表于 2019-3-2 18:41 | 显示全部楼层
输入电压:175-264VAC 的反激式开关电源真的很可笑,一看就是外行!反激式的目的就是要做跨电压(85-264V),要不直接用正激式了.而却完全没有考虑能效与辐射及认证相关因素
回复

使用道具 举报

bg3ptw 发表于 2019-3-5 21:50 | 显示全部楼层
知识贴,正能量。
回复

使用道具 举报

qileilanqiu 发表于 2019-3-6 11:31 来自手机 | 显示全部楼层
支持分享,了解设计过程
回复

使用道具 举报

飞猪 发表于 2019-3-15 19:47 | 显示全部楼层
这个对我现在的学习很有用啊,谢谢分享
回复

使用道具 举报

fpj0813 发表于 2019-3-21 01:05 来自手机 | 显示全部楼层
好资料,谢谢楼主分享!!!
回复

使用道具 举报

long.ncist 发表于 2019-3-22 14:27 | 显示全部楼层
经典!资料很详实感谢楼主的无私分享!
回复

使用道具 举报

wdy3585 发表于 2019-4-11 07:25 来自手机 | 显示全部楼层
liuhailan5757 发表于 2018-8-23 09:25
这些计算公式 看着就................. 现在设计电源没这么复杂了,各个电源IC厂家的FAE已经把所有的技术参 ...

不错的启蒙文档
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

QQ|手机版|小黑屋|单片机论坛 |51黑电子论坛5群 联系QQ:125739409;技术交流QQ群174280738

Powered by 单片机教程网

快速回复 返回顶部 返回列表