Question

开关电源高频变压器设计方法

开关电源的变压器设计是整个电源设计的重点，每个人都有自己的计算方法，希望在此向大家学习。

Answer 1

设计过程：
1﹑当工作在电流连续方式(CCM)时
由：VinDCmin*Dmax=Vf*(1-Dmax),
则有：Vf= VinDCmin*Dmax/(1-Dmax)=106 *0.45/（1-0.45）=86.7V
Vds=VinDCmax+Vf+150,
=370+86.7+150
= 606.7V
匝数比: n=Np/Ns=Vf/Vs=Vf/(VO+VD)=86.7/(3.3+0.6)=22.23
可取n=22, or n=23
1)、计算初级电流峰值Ip2:
1/2*（Ip1+Ip2）*Dmax*VinDCmin=Pout/η
取Ip2=3*Ip1
得： Ip1= Pout/（2*η* Dmax*VinDCmin）
=19.8/（2*0.75*0.45*106）
=0.277A
所以峰值电流Ip2:
Ip2=3* Ip1=3*0.277=0.831A
Ipave=Ip2-Ip1=3* Ip1-Ip1=2*Ip1=2*0.277=0.554A
2)、初级电感量Lp:
Lp= Dmax*VinDCmin/（Fs*Ipave）=0.45*106/（65*103*0.554）=1325uH
取Lp=1300uH
3)、选磁芯：由Aw*Ae法求出所要铁芯:
Ap=Aw*Ae=[1.45*Po*104/(η*Fs*Bw*Kj*Ko*Kc)]*1.14
= [1.45*19.8*104/(0.75*65*103*0.22*395*0.2*1)]*1.14
=7.2749999999999995px4
选择EI25，Ap=7.9125px4,Ae=10.25px2,Aw=19.2975px2.
Ap=Aw*Ae=Pt*106/(2*Fs*Bw*J*Ko*Kc)
= 46.2*106 / 2*65*103*2200*3*0.2*1
=6.7250000000000005px4
电流密度J=2~4A/mm2，窗口填充系数Km=0.2~0.4,Bw单位为G，对铁氧体Kc=1.0
选择EI28，Ap=15.012500000000001px4,Ae=21.5px2,Aw=17.4575px2.
4)、求初级匝数Np:
Np=Lp*Ip2*104/Bw*Ae=1300*10-6 *0.831*104/0.22*0.86
= 57 T
取46 T
5)、求次级匝数Np:
输出为：Vo=+3.3V：Ns=Np/N=46/23=2T
取 2T
6)、求辅助匝数Np:
反馈：Vc=12.5+1=13.5V： Vc/Nc=Vs/Ns
Nc=Vc*Ns/Vs=13.5*2/(3.3+0.6)=6.9T
取7 T
Lg1=0.4*3.14*Np2*Ae*10-8/Lp=0.4*3.14*46*46*0.86*10-8/1300*10-6
=0.0176 cm
7)、返推占空比D:
Vs/VinDCmin=(Ns/Np)*Ton/Toff=(Ns/Np)*Dmax/(1-Dmax)
Dmax=(Vs*Np)/(Vs*Np+VinDCmin*Ns)
=[(3.3+0.6)*46]/ [(3.3+0.6)*46+106*2]
=179.4/(179.4+212)
=0.458
Dmin=(Vs*Np)/(Vs*Np+VinDCmax*Ns)
=[(3.3+0.6)*46]/ [(3.3+0.6)*46+370*2]
=179.4/(179.4+740)
=0.195
2﹑当工作在电流断续方式(DCM)时, Ip1=0
1)、计算初级电流峰值Ip2:
1/2*（Ip1+Ip2）*Dmax*VinDCmin=Pout/η
1/2*Ip2*Dmax*VinDCmin=Pout/η
Ip2=2* Pout/ η*Dmax*VinDCmin
Ip2=2*19.8/0.75*0.45*106=1.107A
Ipave = Ip2=1.107A
2)、初级电感量Lp:
Lp= Dmax*VinDCmin/（fs*Ipave）=0.45*106/（65*103*1.107）
=662.9uH
取Lp=660 uH
3)、选磁芯：由Aw*Ae法求出所要铁芯:
Ap=Aw*Ae=[1.6*Po*10E4(η*Fs*Bw*Kj*Ko*Kc)]1.14
= [1.6*19.8*104/(0.75*65*103*0.22*395*0.2*1)]1.14
=0.3258 cm4
选择EI28，Ap=15.012500000000001px4,Ae=21.5px2,Aw=0.6983 cm2.
3)、求初级匝数Np:
Np=Lp*Ip2*104/Bw*Ae=660*10-6 *1.107*104/0.22*0.86
=38.6 T
取39 T
4)、求次级匝数Np:
输出为：Vo=+3.3V：Ns=Np/N=39/23=1.7 T
取 2 T
5)、求辅助匝数Np:
反馈：Vc=+13.5v：Vc/Nc=Vs/Ns
Nc=Vc*Ns/Vs=13.5*2/3.9=6.9 T
取7 T
Lg1=0.4*3.14*Np2*Ae*10-8/Lp=0.4*3.14*39*39*10-8/660*10-6
=0.029 cm
6)、返推算占空比D:
Vs/VinDCmin=(Ns/Np)*Ton/Toff=(Ns/Np)*Dmax/(1-Dmax)
Dmax=(Vs*Np)/(Vs*Np+VinDCmin*Ns)
=[(3.3+0.6)*39]/ [(3.3+0.6)*39+106*2]
=152.1/(152.1+212)
=0.42
Dmin=(Vs*Np)/(Vs*Np+VinDCmax*Ns)
=[(3.3+0.6)*41]/ [(3.3+0.6)*41+370*2]
=152.1/(152.1+740)
= 0.17

Answer 2

这个东西是开关电源中最难的部分，当然现在很多国外的大公司，推出了智能型的高频开关电源设计软件，可以大大提升设计效率，但是本人从没用过，手工计算较为麻烦，需要多次试验后才行。

Answer 3

有很多公式的，查一下就ok了！