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介绍:
下面我们以输出功率为5瓦以下的开关电源为例,讲解一下开关电源变压器的设计。

1 电气要求:

  1.  输入电压:AC 90-264V/50-60HZ
  2.  输出电压:5±0.2 V
  3.  输出电流:1A

2 设计流程介绍:
2.1 线路图如下:
  
     说明:
W1,W3是做屏蔽用的,对EMI有作用;
Np是初级线圈(主线圈);
Nb是辅助线圈;
Ns次级线圈(二次侧圈数)。

2.2 变压器计算:
2.2.1 变压器的参数说明:
依据变压器计算公式  
 
 B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)
 Lp = 一次侧电感值(uH)
 Ip = 一次侧峰值电流(A)
 Np = 一次侧(主线圈)圈数
 Ae = 铁心截面积(cm2)
 B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定,以浙江东磁公司的DMR40为例,100℃时的B(max)为4000 Gauss,设计时应考虑零件误差,所以一般取3000~3600 Gauss之间,若所设计的power为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss左右,以避免铁心因高温而饱合,一般而言铁心的尺寸越大,Ae越高,所以可以做较大瓦数的Power。
2.2.2 决定占空比:
由以下公式可决定占空比 ,占空比的设计一般以50%为基准,占空比若超过50%易导致振荡的发生。 
 
 NS = 二次侧圈数
 NP = 一次侧圈数
 Vo = 输出电压
 VD= 二极管顺向电压
 Vin(min) = 滤波电容上的最小电压值
 D =占空比
2.2.3 决定Pout,Ip,Lp,Nps,Np,Ns值:
Pout=V2 x Iout x 120%
V2=Vout + Vd + Vt
  
因为I1p是峰峰值,如下图:
 
所以  
    Lp= 
  简化后
   Lp= 
    Nps= 
  
 Ip = 一次侧峰值电流
 I1p = 一次侧尖峰电流值
 Pout = 输出瓦数
 Vd=开关二级关的正向压降一般为0.55V
 Vt=输出滤波线圈的压降,一般取0.2V
  开关变压器的转换效率
  PWM震荡频率
 Nps次级与初级的匝比
 Np初级线圈圈数,Ns次级线圈圈数
2.2.4 决定变压器线径及线数:
当变压器决定后,变压器的Bobbin即可决定,依据Bobbin的槽宽,可决定变压器的线径及线数,亦可计算出线径的电流密度,电流密度一般以6A/mm2为参考,电流密度对变压器的设计而言,只能当做参考值,最终应以温升记录为准。

2.2.5 决定辅助电源的圈数:
依据变压器的圈比关系,可决定辅助电源的圈数及电压。
2.2.6 变压器计算:
 输出瓦数10W(5V/2A),Core = EE-19,可绕面积(槽宽)=57mm,Margin Tape = 2.8mm(每边),剩余可绕面积=4.4mm,Ae=52
 假设fT = 45 KHz ,Vin(min)=90V, =0.7,
 计算式:
 决定占空比:
                          假定D=0.48,f=45k
 计算Pout,Ip,Lp值:
          V2=Vout + Vd + Vt
            =5+0.55+0.2=5.75
Pout=V2 x Iout x 120%
              =5.75 x 2 x 1.2 =13.8W
   
         ==0.69A
            
            = 0.69/2.4=0.30A
      Lp= 
         =

 
 

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