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详细的反激式开关电源设计全过程

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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: 676)

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得到125 发表于 2021-11-2 15:17 | 显示全部楼层
实在太牛了啊
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nanfuB 发表于 2021-10-23 15:39 | 显示全部楼层
高频变压器的设计真不好弄
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唐上景 发表于 2021-8-12 11:47 | 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 ...

我看了这设计应该是70年代的,这书也不知道是谁写的,我们学的变压器算法不是这样算的,而且现在都是全电压设计的,没有厂家会只设计单电压的,我们做的60W电感不可能要那么大的,那么大磁芯早就饱和了。
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唐上景 发表于 2021-8-12 11:41 | 显示全部楼层
原边NP匝数我们不是这样算,
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m182892 发表于 2021-8-7 08:26 | 显示全部楼层
shuisheng60 发表于 2019-3-2 18:41
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), ...

不好笑,考虑成本,反激明显比正激成本低,做产品要有竞争力,用反激是可以的。
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fj51hei 发表于 2021-8-6 22:54 | 显示全部楼层
设计过程很细致,理论结合实践,很不错的文章!
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Yohnson 发表于 2021-6-8 15:29 | 显示全部楼层
设计过程很细致,理论结合实践,很不错的文章!
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289466080 发表于 2021-4-13 11:34 | 显示全部楼层
本帖最后由 289466080 于 2021-5-13 10:16 编辑

设计中还需考虑MOS Vds电压匝比会影响Vds电压,MOS Vds = (Vo+Vf)*n*+Vinmax+110(反射电压VOR)


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289466080 发表于 2021-4-13 10:34 | 显示全部楼层
preety110 发表于 2018-10-8 11:46
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 ...

Br磁芯规格书上面有写
Br.PNG
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xiangc555 发表于 2021-1-6 17:22 | 显示全部楼层
  不管对错,敢于分享,加分鼓劲
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baiyun121 发表于 2021-1-5 17:00 | 显示全部楼层
正学习开关电源,感谢楼主,很有用的资料!!!
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baiyun121 发表于 2021-1-5 17:00 | 显示全部楼层
正学习开关电源,感谢楼主,很有用的资料!!!
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yg_311 发表于 2020-10-10 14:17 | 显示全部楼层
正学习开关电源,感谢楼主,很有用的资料!!!
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wthdyfg 发表于 2020-9-24 09:15 | 显示全部楼层
先问下后面还有其他的器件计算的完整版本在哪里下载。
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摆渡鄱阳湖 发表于 2020-9-22 15:00 | 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?
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hua1232825 发表于 2020-7-17 10:43 | 显示全部楼层
这个计算公式做了个电源,准备测试一下效果。
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主任斌斌 发表于 2020-6-16 15:33 | 显示全部楼层
学习学习,新手正在进行反激式电源设计学习
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主任斌斌 发表于 2020-6-16 15:33 | 显示全部楼层
下载下来学习学习,最近正在进行反激式电源设计
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fourever9 发表于 2020-6-11 10:47 | 显示全部楼层

好资料,谢谢楼主分享!!!
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sumy 发表于 2020-6-7 04:17 | 显示全部楼层
不错不错,谢谢谢
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lxzhh 发表于 2020-6-6 14:33 | 显示全部楼层
正是所需,感谢
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z199808187 发表于 2020-5-31 12:15 | 显示全部楼层
学习了
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一树 发表于 2020-5-28 21:28 | 显示全部楼层
不错的资料       讲的很好
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fj51hei 发表于 2020-5-13 16:34 | 显示全部楼层
想知道设计好的板 变压器  组装正常后还需要哪些正规的测试(调试)程序才算开发完成
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huazhilin 发表于 2020-5-8 10:40 | 显示全部楼层
学习学习
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小兀军 发表于 2020-5-7 10:31 | 显示全部楼层
好东西,学习了
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yhgwork 发表于 2020-4-18 10:22 | 显示全部楼层
不错了,起码动手做出东西了
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brucepan2007 发表于 2020-4-13 09:44 | 显示全部楼层
很好的资料,看上去很不错
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wu621 发表于 2020-3-28 10:00 | 显示全部楼层
很好不错
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wzhouyuanw 发表于 2020-3-9 02:18 | 显示全部楼层
不错,参数计算的很全面,如果有计算的具体过程就更好了
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15345938557 发表于 2020-3-4 10:55 来自手机 | 显示全部楼层
谢谢分享!!
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Serenity_P 发表于 2020-1-13 17:50 | 显示全部楼层
好帖,顶一下学习了
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kaozhu 发表于 2020-1-8 15:14 | 显示全部楼层
正在做一款10w输出的,以前没做过,学习
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Marios 发表于 2019-12-25 11:31 | 显示全部楼层
看上去还不错Mark,下来细看
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行者无疆-19 发表于 2019-11-14 16:10 | 显示全部楼层
这个很不错啊,蛮详细的,先下载学习一下
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叶雨飞飞 发表于 2019-10-24 15:32 | 显示全部楼层
非常感谢
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片羽之神 发表于 2019-9-26 17:29 | 显示全部楼层
没看懂~飘过~
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One51 发表于 2019-8-30 21:55 | 显示全部楼层
H反正我是新手,可以多看看
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guo1827405639 发表于 2019-7-5 22:54 | 显示全部楼层
学习了,很不错的资料!!! 学习了,很不错的资料! 学习了,很不错的资料
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whytreat 发表于 2019-7-1 15:31 | 显示全部楼层

进来学习一下。  
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