详细的反激式开关电源设计全过程 -

标题: 详细的反激式开关电源设计全过程 [打印本页]

作者: youyoujiasu 时间: 2018-8-22 22:57
标题: 详细的反激式开关电源设计全过程
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！

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.

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: 801)

单端反激开关电源变压器设计乞力马扎罗的雪.pdf.pdf (141.17 KB, 下载次数: 465)

作者: liuhailan5757 时间: 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数都给到了。现在设计就是画画板，细调一些参数，达到认证。

作者: youyoujiasu 时间: 2018-8-23 19:58

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。

作者: preety110 时间: 2018-9-23 09:33

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。

作者: preety110 时间: 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=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）
这个 Br=0.06T是怎么来的，乘0.6？

作者: chenkai345 时间: 2018-11-14 08:17
看上去很不错

作者: litaiming 时间: 2018-12-11 10:02
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!

作者: litaiming 时间: 2018-12-11 10:27
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.

作者: wusenlin 时间: 2018-12-11 14:52
学习了，很不错的资料。

作者: 没牛吃的草 时间: 2018-12-26 09:08
很好的思路楼主能介绍下反馈怎么设计的吗？

作者: yp126326yp 时间: 2019-1-7 09:13
666厉害厉害

作者: smogoo 时间: 2019-1-8 22:48
学习学习。

作者: smogoo 时间: 2019-1-8 22:49
进来学习一下。

作者: fontex 时间: 2019-1-25 08:18
正在学习开关电源,不知楼主用什么仿真软件?

作者: lxj8835 时间: 2019-3-2 14:31
看着很不错的样子啊！

作者: lxj8835 时间: 2019-3-2 14:39
为什么不完整？！

作者: shuisheng60 时间: 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)，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

作者: bg3ptw 时间: 2019-3-5 21:50
知识贴，正能量。

作者: qileilanqiu 时间: 2019-3-6 11:31
支持分享，了解设计过程

作者: 飞猪 时间: 2019-3-15 19:47
这个对我现在的学习很有用啊，谢谢分享

作者: fpj0813 时间: 2019-3-21 01:05
好资料，谢谢楼主分享！！！

作者: long.ncist 时间: 2019-3-22 14:27
经典！资料很详实感谢楼主的无私分享！

作者: wdy3585 时间: 2019-4-11 07:25

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

作者: 起风了u 时间: 2019-5-31 15:16
做biye设计中，详细计算对我帮助好大，谢谢

作者: 幸福之道终点 时间: 2019-6-10 15:58
非常给力！感谢分享

作者: whytreat 时间: 2019-7-1 15:31

进来学习一下。

作者: guo1827405639 时间: 2019-7-5 22:54
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

作者: One51 时间: 2019-8-30 21:55
H反正我是新手，可以多看看

作者: 片羽之神 时间: 2019-9-26 17:29
没看懂~飘过~

作者: 叶雨飞飞 时间: 2019-10-24 15:32
非常感谢

作者: 行者无疆-19 时间: 2019-11-14 16:10
这个很不错啊，蛮详细的，先下载学习一下

作者: Marios 时间: 2019-12-25 11:31
看上去还不错Mark，下来细看

作者: kaozhu 时间: 2020-1-8 15:14
正在做一款10w输出的，以前没做过，学习

作者: Serenity_P 时间: 2020-1-13 17:50
好帖，顶一下学习了

作者: 15345938557 时间: 2020-3-4 10:55
谢谢分享！！

作者: wzhouyuanw 时间: 2020-3-9 02:18
不错，参数计算的很全面，如果有计算的具体过程就更好了

作者: wu621 时间: 2020-3-28 10:00
很好不错

作者: brucepan2007 时间: 2020-4-13 09:44
很好的资料，看上去很不错

作者: yhgwork 时间: 2020-4-18 10:22
不错了，起码动手做出东西了

作者: 小兀军 时间: 2020-5-7 10:31
好东西，学习了

作者: huazhilin 时间: 2020-5-8 10:40
学习学习

作者: fj51hei 时间: 2020-5-13 16:34
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

作者: 一树 时间: 2020-5-28 21:28
不错的资料讲的很好

作者: z199808187 时间: 2020-5-31 12:15
学习了

作者: lxzhh 时间: 2020-6-6 14:33
正是所需，感谢

作者: sumy 时间: 2020-6-7 04:17
不错不错，谢谢谢

作者: fourever9 时间: 2020-6-11 10:47

好资料，谢谢楼主分享！！！

作者: hua1232825 时间: 2020-7-17 10:43
这个计算公式做了个电源，准备测试一下效果。

作者: 摆渡鄱阳湖 时间: 2020-9-22 15:00

正在学习开关电源,不知楼主用什么仿真软件?

作者: wthdyfg 时间: 2020-9-24 09:15
先问下后面还有其他的器件计算的完整版本在哪里下载。

作者: yg_311 时间: 2020-10-10 14:17
正学习开关电源，感谢楼主，很有用的资料！！！

作者: baiyun121 时间: 2021-1-5 17:00
正学习开关电源，感谢楼主，很有用的资料！！！

作者: xiangc555 时间: 2021-1-6 17:22
不管对错，敢于分享，加分鼓劲

作者: 289466080 时间: 2021-4-13 10:34

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 (68.56 KB, 下载次数: 448)

作者: 289466080 时间: 2021-4-13 11:34
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)

作者: Yohnson 时间: 2021-6-8 15:29
设计过程很细致，理论结合实践，很不错的文章！

作者: fj51hei 时间: 2021-8-6 22:54
设计过程很细致，理论结合实践，很不错的文章！

作者: m182892 时间: 2021-8-7 08:26

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。

作者: 唐上景 时间: 2021-8-12 11:41
原边NP匝数我们不是这样算，

作者: 唐上景 时间: 2021-8-12 11:47

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。

作者: nanfuB 时间: 2021-10-23 15:39
高频变压器的设计真不好弄

作者: 得到125 时间: 2021-11-2 15:17
实在太牛了啊

作者: liuzanshui 时间: 2021-12-17 14:16
说明一下线径的问题。1mm直径的漆包线相当于16根0.25mm的线，而不是4根。过电流能力看的是导线截面积大小，和线径是平方关系

欢迎光临 (http://www.51hei.com/bbs/)