连续电流模式反激变压器的设计 Design of Flyback Transformer with Continuing Current Model 作者:深圳市核达中远通电源技术有限公司- 万必明 摘要:本文首先介绍了反激变换器(Flyback Converter)的工作原理,然后重点介绍一种连续电流模式反激变压器的设计方法以及多路输出各次级电流有效值的计算. 关键词:连续电流模式(不完全能量传递方式)、不连续电流模式(完全能量传递方式)、有效值、峰值. Keywords: Continuing Current Model、Discontinuing Current Model、virtual value 、peak value. 一.序言 反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计.
二.反激式变换器(Flyback Converter)的工作原理 1).反激式变换器的电路结构如图一. 2).当开关管Q1导通时,其等效电路如图二(a)及在导通时初级电流连续时的波形,磁化曲线如图二(b). 图一 图二(a)
开关电源变压器设计 1. 前言 2. 变压器设计原则 3. 系统输入规格 4. 变压器设计步骤 4.1选择开关管和输出整流二极管 4.2计算变压器匝比 4.3确定最低输入电压和最大占空比 4.4反激变换器的工作过程分析 4.5计算初级临界电流均值和峰值 4.6计算变压器初级电感量 4.7选择变压器磁芯 4.8计算变压器初级匝数、次级匝数和气隙长度 4.9满载时峰值电流 4.10 最大工作磁芯密度Bmax 4.11 计算变压器初级电流、副边电流的有效值 4.12 计算原边绕组、副边绕组的线径,估算窗口占有率 4.13 计算绕组的铜损 4.14 变压器绕线结构及工艺 5. 实例设计—12WFlyback变压器设计 1. 前言 ◆反激变换器优点: 电路结构简单 成本低廉 容易得到多路输出 应用广泛,比较适合100W以下的小功率电源 ◆设计难点 变压器的工作模式随着输入电压及负载的变化而变化 低输入电压,满载条件下变压器工作在连续电流模式( CCM ) 高输入电压,轻载条件下变压器工作在非连续电流模式( DCM ) 2. 变压器设计原则 ◆温升 安规对变压器温升有严格的规定。Class A的绝对温度不超过90°C; Class B不能超过110°C。因此,温升在规定范围内,是我们设计变压器必须遵循的准则。 ◆成本
开关电源设计中,成本是主要的考虑因素,而变压器又是电源系统的重要组成部分,因此如何将变压器的价格,体积和品质最优化,是开关电源设计者努力的方向。 3. 系统输入规格 输入电压:Vacmin~ Vacmax 输入频率:f L 输出电压:V o 输出电流:I o 工作频率:f S 输出功率:P o 预估效率:η 最大温升:40℃ 4.0变压器设计步骤 4.1选择开关管和输出整流二极管 开关管MOSFET:耐压值为V mos 输出二极管:肖特基二极管 最大反向电压V D 正向导通压降为V F 4.2计算变压器匝比 考虑开关器件电压应力的余量(Typ.=20%) 开关ON:0.8·V D > V in max / N+V o 开关OFF :0.8·V MOS > N·(V o+V F) + V in max 匝比:N min < N < N max 4.3确定最低输入电压和最大占空比
Flyback转换器电路是由Buck-Boost电路,利用磁性元件耦合的功能衍生而来,所以要探讨Flyback电路,必须先从Buck-Boost电路开始。 一、Flyback电路简介 (一)Flyback电路架构 Flyback变换器,俗称单端反激式DC-DC变换器,又称为返驰式(Flyback)转换器,或"Buck-Boost"转换器,因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量,因此得名. Flyback变换器是在主开关管导通期间,电路只储存而不传递能量;在主开关管关断期间,才向负载传递能量的一种电路架构。 (1)Flyback变换器理论模型如图。 (2)实际电路结构 根据Flyback变压器的同名端绕制方式,有下面两种形式,这两个电路实质上是一样的。当然,Flyback电路还有其他衍生形式(见附录I)。
(二)Flyback变换器优点 (1)电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出的要求。 (2)转换效率高,损失小。 (3)匝数比值较小。 (4)输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V 间,无需切换而达到稳定输出的要求。 (三)Flyback变换器缺点 (1)输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W 以下。 (2)转换变压器在电流连续(C.C.M.)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大。 (3)变压器有直流电流成份,且同时会工作于C.C.M./D.C.M.两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂。
开关电源高频变压器设计步骤 步骤1确定开关电源的基本参数 1交流输入电压最小值u min 2交流输入电压最大值u max 3电网频率F l开关频率f 4输出电压V O(V):已知 5输出功率P O(W):已知 6电源效率η:一般取80% 7损耗分配系数Z:Z表示次级损耗与总损耗的比值,Z=0表示全部损耗发生在初级,Z=1表示发生在次级。一般取Z=0.5 步骤2根据输出要求,选择反馈电路的类型以及反馈电压V FB 步骤3根据u,P O值确定输入滤波电容C IN、直流输入电压最小值V Imin 1令整流桥的响应时间tc=3ms 2根据u,查处C IN值 3得到V imin 确定C IN,V Imin值 u(V)P O(W)比例系数(μF/W)C IN(μF)V Imin(V) 固定输 已知2~3(2~3)×P O≥90 入:100/115 步骤4根据u,确通用输入:85~265已知2~3(2~3)×P O≥90 定V OR、V B 固定输入:230±35已知1P O≥240 1根据u由表查出V OR、V B值
2 由V B 值来选择TVS 步骤5根据Vimin 和V OR 来确定最大占空比 Dmax V OR Dmax= ×100% V OR +V Imin -V DS(ON) 1设定MOSFET 的导通电压V DS(ON) 2 应在u=umin 时确定Dmax 值,Dmax 随u 升高而减小 步骤6确定初级纹波电流I R 与初级峰值电流I P 的比值K RP ,K RP =I R /I P u(V) K RP 最小值(连续模式)最大值(不连续模式) 固定输入:100/1150.41通用输入:85~2650.441固定输入:230±35 0.6 1 步骤7确定初级波形的参数 ①输入电流的平均值I AVG P O I A VG= ηV Imin ②初级峰值电流I P I A VG I P = (1-0.5K RP )×Dmax ③初级脉动电流I R u(V) 初级感应电压V OR (V)钳位二极管反向击穿电压V B (V) 固定输入:100/115 6090通用输入:85~265135200固定输入:230±35 135 200
高频FLYBACK 变压器(偶合电感器)最佳之设计 一.前言: 由于市场日益竞争,如何将产品的价格降低,体积缩小,质量提高变成现今大家所共同努力的目标.而在Switch Power Supply 的领域里,变压器是非常重要的一部份,而Flyback 变压器更在其中占了举足轻重的地位.如何将变压器最佳化,就显得额外的重要. 我们可以从很多SPS书籍中获得Flyback 变压器的设计方法,虽然不尽相同,却是大同小异.就一个设计者的角度来说,设计一个Flyback变压器并不难,只要将设计的参数订定,依照书上所写的设计步骤,一个变压器就诞生了,在这变压器诞生的同时,你难道不会怀疑,这变压器是否为最佳的变压器呢?因为在这设计的参数里还隐藏了不确定的因子.例如Flyback 变压器初级测电感值参数的订定,你如何能确定你刚开始设计所选定的感值对这颗变压器是最佳感值呢?本文将针对设计参数做进一步的探讨,以达到变压器的最佳化. 二.变压器设计: 在实际设计变压器时,有两个原则是必须注意到的: (1)温升:这是设计变压器最主要的项目和目的,安 规里有规定变压器的最高温升,变压器的温升需在安规的限制范围内.例如: class A 的绝对温度不能超过90°C ; class B 不能超过110°C 等等,这都是我们设计必须遵循的准则. (2)经济:想在这市场上与人竞争,经济考虑是不可 或缺的,尤其是变压器往往是机器COST中的主要部分之一,所以如何将变压器的价格,体积,质量掌握到最佳,就是我们所努力的方向. 1.设计步骤: 要将变压器最佳化,需将不同的参数重复代入计算,如果利用Excel 的方程式或利用程序语言将公式写下来,这样将变得很简单,只要改变参数就 可得到结果. (1).参数的订定: 在设计变压器之前,需先预定一些参数,很多书籍上这些参数都不同,不同的设计参数,设计流程亦不同,现在针对Flyback变压器最常用的设计参数: 输入电压:Vin,输入的频率:fs,最大Duty cycle : Dmax,初级与次级圈数比: N,初级电感值: Lp,输出电压:V o,输出最大:Wo.线圈的电流密度:J, 最大磁通密度: Bmax, 最大绕线因子:Kw (2)由这些设计参数算出: ◆Duty on (初级测导通的比例) ◆Duty off (次级测导通的比例) ◆初级交流电流值(ΔI pp) ◆初级电流Peak 值(I p(peak)) ◆初级电流RMS值(Irms) ◆初级线圈的线径(Φp) ◆次级电流Peak 值(I p(peak)) ◆次级电流RMS值(Irms) ◆初级线圈的线径(Φs) ◆有效磁路面积与铁心可绕面积的乘积(Ac*Aw) 在由Aw*Ac 选择适当的铁心. 设计参数里有些是定死的,例如:Vin,fs(IC操作频率) , Dmax(IC max duty cycle),V o ,Wo. 有些是依经验所定的,例如:电流密度:J(classA 自然散热< 500 A/cm, class B < 700 A/cm); 最大磁通密度Bmax (100°C 饱和磁通密度的80% ); 最大绕线因子Kw(若将漆包线的绝缘厚度算入与减掉安规间距, EE 与EI core< 0.4). 有些是可变的,也是最不确定设计参数,例如: 初级与次级圈数比N,初级电感值Lp; N 的决定条件为:即使再最低压时,亦能提供稳定的输出电压和能量.因N直接影响到Duty cycle 的大小,N愈大,Duty on 愈大, Ip(rms)愈小,铜损愈小,
摘要:详细介绍了一个带有中间抽头高频大功率变压器设计过程和计算方法,以及要注意问题。根据开关电源变换器性能指标设计出变压器经过在实际电路中测试和验证,效率高、干扰小,表现了优良电气特性。关键词:开关电源变压器;磁芯选择;磁感应强度;趋肤效应;中间抽头 0 引言 随着电子技术和信息技术飞速发展,开关电源SMPS(switch mode power supply)作为各种电子设备、信息设备电源部分,更加要求效率高、成本小、体积小、重量轻、具有可移动性和能够模块化。变压器作为开关电源必不可少磁性元件,对其进行合理优化设计显得非常重要。在高频开关电源设计中,真止难以把握是磁路部分设计,开关电源变压器作为磁路部分核心元件,不但需要满足上述要求,还要求它性能高,对外界干扰小。由于它复杂性,对其设计一、两次往往不容易成功,一般需要多次计算和反复试验。因此,要提高设计效果,设汁者必须有较高理论知识和丰富实践经验。 1 开关电源变换器性能指标 开关电源变换器部分原理图如图1所示。 PCbfans提示请看下图: 其主要技术参数如下: 电路形式半桥式; 整流形式全波整流; 工作频率f=38kHz; 变换器输入直流电压Ui=310V; 1
变换器输出直流电压Ub=14.7V; 输出电流Io=25A; 工作脉冲占空度D=0.25~O.85; 转换效率η≥85%; 变压器允许温升△τ=50℃; 变换器散热方式风冷; 工作环境温度t=45℃~85℃。 2 变压器磁芯选择以及工作磁感应强度确定 2.1 变压器磁芯选择 目前,高频开关电源变压器所用磁芯材料一般有铁氧体、坡莫合金材料、非晶合金和超微晶材料。这些材料中,坡莫合金价格最高,从降低电源产品成本方面来考虑不宜采用。非晶合金和超微晶材料饱和磁感应强度虽然高,但在假定测试频率和整个磁通密度测试范围内,它们呈现铁损最高,因此,受到高功率密度和高效率制约,它们也不宜采用。虽然铁氧体材料损耗比坡莫合金大些,饱和磁感应强度也比非晶合金和超微晶材料低,但铁氧体材料价格便宜,可以做成多种几何形状铁芯。对于大功率、低漏磁变压器设计,用E-E型铁氧体铁芯制成变压器是最符合其要求,而且E-E型铁芯很容易用铁氧体材料制作。所以,综合来考虑,变换器变压器磁芯选择功率铁氧体材料,E-E型。 2.2 工作磁感应强度确定 工作磁感应强度Bm是开关电源变压器设计中一个重要指标,它与磁芯结构形式、材料性能、工作频率及输出功率因素有关关。若工作磁感应强度选择太低,则变压器体积重量增加,匝数增加,分布参数性能恶化;若工作磁感应强度选择过高,则变压器温升高,磁芯容易饱和,工作状态不稳定。一般情况下,开关电源变压器Bm值应选在比饱和磁通密度Bs低一些,对于铁氧体材料,工作磁感应强度选取一般在0.16T 到0.3T之间。在本设计中,根据特定工作频率、温升、工作环境等因素,把工作磁感应强度定在0.2 T。 3 变压器主要设计参数计算 3.1 变压器计算功率 开关电源变压器工作时对磁芯所需功率容量即为变压器计算功率,其大小取决于变压器输出功率和整流电路形式。变换器输出电路为全波整流,因此 2
目录 一、摘要 (2) 二、课程设计任务书 (2) 三、Flyback电路的分析与建模 ........................................................................................... 错误!未定义书签。 3.1 Flyback电路原理分析............................................................................................. 错误!未定义书签。 3.2 Flyback电路的建模及仿真 (10) 四、UC3844芯片的建模及仿真............................................................................................ 错误!未定义书签。 五、计算纹波系数 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。 六、总结 .................................................................................................................................. 错误!未定义书签。
一、摘要 本课程设计的目的是对直流—直流变流电路中常用的带隔离的直流—直流电流电路Flybackd电路(反激电路)进行电路分析,建模并利用simetric软件进行仿真。首先是理解分析电路原理和各元件的参数,以元件初值为起点,用simetric软件画出电路的模型、并且对电路进行仿真,得出仿真波形。在仿真过程中逐步修正参数值,使得仿真波形合乎要求,最后再通过理论计算加以验证结果的合理性。此外还对基于UC3844芯片控制的反激电路进行系统建模,用Matlab软件仿真,进行静态和动态分析。 关键字:Flyback MATLAB 仿真 二、课程设计任务书 1.题目 Flyback电路建模、仿真 2.任务 1.分析反激电路的工作原理,用simetric软件画出电路的模型、并且对电路进行仿真,得出仿真波形 2.对基于UC3844芯片控制的反激电路进行系统建模 3.要求 内容包括原理分析、模型仿真、仿真结果分析、生成曲线、数据分析
开始很高兴有这么一个机会,和大家一起学习和讨论Flaback电路的原理。 今天介绍的内容中,公式比较多,有些枯燥;但是经过理论推导,期望能让大家对于Flyback电路的“工作原理,伏秒平衡定律,以及和两种工作模式”等内容的理解,能更加透彻些。 Flyback转换器原理 主要内容: 一、 Flyback电路简述 二、 Buck-Boost转换器原理 三、 Flyback转换器原理 四、 Flyback电路改进版本介绍 附录: I Flyback变压器设计 II Flyback电路的EMI分析 序言 Flyback转换器应用相当广泛,其原因有: 从电路的角度看,Flyback电路有最少元件的特性; 从设计的角度看,Flyback电路有简单高可靠度的特点;
从经济的角度看,Flyback电路成本最低,醉适合一般小功率的电源使用。 在实际的应用中,用在接市电的低瓦数电源,多半用Flyback电路来实现,例如: 30-40W的笔记本电脑, 70-80W的个人电脑, 40-50W的传真机与影像扫描机, 20W以下的Adapter(适配器)…… 未来的电子产品讲究轻薄短小又省电,所以Flyback电路会更风行。 Flyback转换器电路是由Buck-Boost电路,利用磁性元件耦合的功能衍生而来,所以要探讨Flyback电路,必须先从Buck-Boost电路开始。 一、Flyback电路简介(一)Flyback电路架构Flyback变换器,俗称单端反激式DC-DC变换器,又称为返驰式(Flyback)转换器,或"Buck-Boost"转换器,因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量,因此得名. Flyback变换器是在主开关管导通期间,电路只储存而不传递能量;在主开关管关断期间,才向负载传递能量的一种电路架构。 (1)Flyback变换器理论模型如图。 (2)实际电路结构
开关电源变压器设计 (草稿) 开关变压器是将DC 电压﹐通过自激励震荡或者IC 它激励间歇震荡形成高频方波﹐通过变 压器耦合到次级,整流后达到各种所需DC 电压﹒ 变压器在电路中电磁感应的耦合作用﹐达到初﹒次级绝缘隔离﹐输出实现各种高频电压﹒ 目的﹕减小变压器体积﹐降低成本﹐使设备小形化﹐节约能源﹐提高稳压精度﹒ N 工频变压器与高频变压器的比较﹕ 工频 高频 E =4.4f N Ae Bm f=50HZ E =4.0f N Ae Bm f=50KHZ N Ae Bm 效率﹕ η=60-80 % (P2/P2+Pm+ P C ) η>90% ((P2/P2+Pm ) 功率因素﹕ Cosψ=0.6-0.7 (系统100W 供电142W) Cosψ>0.90 (系统100W 供电111W) 稳压精度﹕ ΔU%=1% (U20-U2/U20*100) ΔU<0.2% 适配.控制性能﹕ 差 好 体积.重量 大 小
开关变压器主要工作方式 一.隔离方式: 有隔离; 非隔离 (TV&TVM11) 二.激励方式: 自激励; 它激励 (F + & IC) 三.回馈方式: 自回馈; 它回馈 (F- & IC) 四.控制方式: PWM: PFM (T & T ON ) 五.常用电路形式: FLYBACK & FORWARD 一.隔离方式: 二.
开关变压器主要设计参数 静态测试参数: R DC. L. L K. L DC. TR. IR. HI-POT. IV O-P.Cp. Z. Q.……… 动态测试参数: Vi. Io. V o. Ta. U. F D max…………. 材料选择参数 CORE: P. Pc. u i. A L. Ae. Bs……. WIRE: Φ℃. ΦI max. HI-POT…….. BOBBIN: UL94 V--O.( PBT. PHENOLIC. NYLON)………. TAPE: ℃. δh. HI-POT…….. 制程设置要求 P N…(SOL.SPC).PN//PN.PN-PN. S N(SOL.SPC).Φn. M tape:δ&w TAPE:δ&w. V℃……..
讲义F l y b a c k电 路原理 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
开始 很高兴有这么一个机会,和大家一起学习和讨论Flaback电路的原理。 今天介绍的内容中,公式比较多,有些枯燥;但是经过理论推导,期望能让大家对于Flyback电路的“工作原理,伏秒平衡定律,以及和两种工作模式”等内容的理解,能更加透彻些。
Flyback转换器原理主要内容: 一、Flyback电路简述 二、Buck-Boost转换器原理 三、Flyback转换器原理 四、Flyback电路改进版本介绍 附录: I Flyback变压器设计 II Flyback电路的EMI分析
序言 Flyback转换器应用相当广泛,其原因有: 从电路的角度看,Flyback电路有最少元件的特性; 从设计的角度看,Flyback电路有简单高可靠度的特点; 从经济的角度看,Flyback电路成本最低,醉适合一般小功率的电源使用。 在实际的应用中,用在接市电的低瓦数电源,多半用Flyback电路来实现,例如: 30-40W的笔记本电脑, 70-80W的个人电脑, 40-50W的传真机与影像扫描机, 20W以下的Adapter(适配器)…… 未来的电子产品讲究轻薄短小又省电,所以Flyback电路会更风行。 Flyback转换器电路是由Buck-Boost电路,利用磁性元件耦合的功能衍生而来,所以要探讨Flyback电路,必须先从Buck-Boost电路开始。
一、Flyback电路简介 (一)Flyback电路架构 Flyback变换器,俗称单端反激式DC-DC变换器,又称为返驰式(Flyback)转换器,或"Buck-Boost"转换器,因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量,因此得名. Flyback变换器是在主开关管导通期间,电路只储存而不传递能量;在主开关管关断期间,才向负载传递能量的一种电路架构。 (1)Flyback变换器理论模型如图。 (2)实际电路结构
反激式开关电源变压器的设计 反激式变压器是反激开关电源的核心,它决定了反激变换器一系列的重要参数,如占空比D,最大峰值电流,设计反激式变压器,就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。这样可以让其的发热尽量小,对器件的磨损也尽量小。同样的芯片,同样的磁芯,若是变压器设计不合理,则整个开关电源的性能会有很大下降,如损耗会加大,最大输出功率也会有下降,下面我系统的说一下我算变压器的方法。 算变压器,就是要先选定一个工作点,在这个工作点上算,这个是最苛刻的一个点,这个点就是最低的交流输入电压,对应于最大的输出功率。下面我就来算了一个输入85V到265V,输出5V,2A 的电源,开关频率是100KHZ。 第一步就是选定原边感应电压VOR,这个值是由自己来设定的,这个值就决定 了电源的占空比。可能朋友们不理解什么是原边感应电压,是这样的,这要从下面看起,慢慢的来, 这是一个典型的单端反激式开关电源,大家再熟悉不过了,来分析一下一个工作周期,当开关管开通的时候,原边相当于一个电感,电感两端加上电压,其电流值不会突变,而线性的上升,有公式上升了的I=Vs*ton/L,这三项分别是原边输入电压,开关开通时间,和原边电感量.在开关管关断的时候,原边电感放电,电感电流又会下降,同样要尊守上面的公式定律,此时有下降了的I=VOR*toff/L,这三项分别是原边感应电压,即放电电压,开关管关断时间,和电感量.在经过一个周期后,原边电感电流的值会回到原来,不可能会变,所以,有VS*TON/L=VOR*TOFF/L,,上升了的,等于下降了的,懂吗,好懂吧,上式中可以用D来代替TON,用1-D来代替TOOF,移项可得,D=VOR/(VOR+VS)。此即是最大占空比了。比如说我设计的这个,我选定感应电压为80V,VS为90V ,则D=80/(*80+90)=0.47 第二步,确实原边电流波形的参数. 原边电流波形有三个参数,平均电流,有效值电流,峰值电流.,首先要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下图所示,画的不好,但不要笑啊.这是一个梯形波横向表示时间,纵向表示电流大小,这个波形有三个值,一是平均值,二是有效值,三是其峰值,平均值就是把这个波形的面积再除以其时间.如下面那一条横线所示,首先要确定这个值,这个值是这样算的,电流平均值=输出功率/效率*VS,因为输出功率乘以效率就是输入功率,然后输入功率再除以输入电压就是输入电流,这个就是平均值电流。现在下一步就是求那个电流峰值,尖峰值是多少呢,这个我们自己还要设定一个参数,这个参数就是KRP,所谓KRP,就是指最大脉动电流和
Orlando 文檔 高頻FLYBACK 變壓器(偶合電感器)最佳之設計 莊榮源 飛瑞股份有限公司 △.前言: 由於市場日益競爭,如何將產品的價格降低,體積縮小,品質提高變成現今大家所共同努力的目標.而在Switch Power Supply 的領域裡,變壓器是非常重要的一部份,而Flyback 變壓器更在其中佔了舉足輕重的地位.如何將變壓器最佳化,就顯得額外的重要. 我們可以從很多SPS 書籍中獲得Flyback 變壓器的設計方法,雖然不盡相同,卻是大同小異.就一個設計者的角度來說,設計一個Flyback 變壓器並不難,只要將設計的參數訂定,依照書上所寫的設計步驟,一個變壓器就誕生了,在這變壓器誕生的同時,你難道不會懷疑,這變壓器是否為最佳的變壓器呢?因為在這設計的參數裡還隱藏了不確定的因數.例如Flyback 變壓器初級測電感值參數的訂定,你如何能確定你剛開始設計所選定的感值對這顆變壓器是最佳感值呢?本文將針對設計參數做進一步的探討,以達到變壓器的最佳化. △.變壓器設計: 在實際設計變壓器時,有兩個原則是必須注意到的: (1)溫升:這是設計變壓器最主要的項目和目的,安規裡有規定變壓器的最高溫升,變壓器的溫升需在安規的限制範圍內.例如: class A 的絕對溫度不能超過90°C ; class B 不能超過110°C 等等,這都是我們設計必須遵循的準則. (2)經濟:想在這市場上與人競爭,經濟考量是不可或缺的,尤其是變壓器往往是機器COST 中的主要部分之一,所以如何將變壓器的價格,體積,品質掌握到最佳,就是我們所努力的方向. 1.設計步驟: 要將變壓器最佳化,需將不同的參數重複代入計算,如果利用Excel 的方程式或利用程式語言將公式 寫下來,這樣將變得很簡單,只要改變參數就可得到結果.(1).參數的訂定: 在設計變壓器之前,需先預定一些參數,很多書籍上這些參數都不同,不同的設計參數,設計流程亦不同,現在針對Flyback 變壓器最常用的設計參數: 輸入電壓:Vin,輸入的頻率:fs,最大Duty cycle : Dmax,初級與次級圈數比: N,初級電感值: Lp,輸出電壓:Vo,輸出最大:Wo.線圈的電流密度:J, 最大磁通密度: Bmax, 最大繞線因數 :Kw (2)由這些設計參數算出: △Duty on (初級測導通的比例)△Duty off (次級測導通的比例)△初級交流電流值 (ΔIpp) △初級電流 Peak 值(Ip(peak))△初級電流RMS 值 (Irms) 、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题,而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中,要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标等,要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式,为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题,合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则:在分线盒处,当不同电压回路交叉时,应采用金属隔板进行隔开处理;同一线槽内强电回路须同时切断习题电源,线缆敷设完毕,要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行 高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系,根据生产工艺高中资料试卷要求,对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验;对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作;对于继电保护进行整核对定值,审核与校对图纸,编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案,编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案;对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题,作为调试人员,需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料,并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况 ,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术,电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时,需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全,并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围,或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理,尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作,并且拒绝动作,来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此,电力高中资料试卷保护装置调试技术,要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时,需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
24V电源变压器是低频变压器. 本文介绍的方法适合50Hz一千瓦以下普通交流变压器的设计. (1) 电源变压器的铁心 它一般采用硅钢片. 硅钢片越薄,功率损耗越小,效果越好.整个铁心是有许多硅钢片叠成的,每片之间要绝缘.买来的硅钢片, 表面有一层不导电的氧化膜, 有足够的绝缘能力.国产小功率变压器常用标准铁心片规格见后续文章. (2) 电源变压器的简易设计 设计一个 变压器,主要是根据电功率选择变压器铁心的截面积,计算初次级各线圈的圈数等.所谓铁心截面积S是指硅钢片中间舌的标准尺寸a和叠加起来的总厚度b的乘积.如果24V电源变压器的初级电压是U1,次级有n个组,各组电压分别是U21,U22,┅,U2n, 各组电流分别是I21,I22,┅,I2n,...计算步骤如下: 第一步,计算次级的功率P2.次级功率等于次级各组功率的和,也就是P2 =U21*I21+U22*I22+┅+U2n*I2n. 第二步, 计算变压器的功率P.算出P2后.考虑到变压器的效率是η,那么初级功率P1=P2/η,η一般在0.8~0.9之间.变压器的功率等于初,次级功率之和的一半,也就是P=(P1+P2)/2 第三步, 查铁心截面积S.根据变压器功率,由式(2.1)计算出铁心截面积S,并且从国产小功率变压器常用的标准铁心片规格表中选择铁心片规格和叠厚. 第四步, 确定每伏圈数N.根据铁心截面积S和铁心的磁通密度B,由式(2.2)得到初级线圈的每伏圈数N.铁心的B值可以这样选取: 质量优良的硅钢片,取11000高斯;一般硅钢片,取10000高斯;铁片,取7000高斯.考到导线电阻的压降, 次级线圈每伏圈数N'应该比N增加5%~10%,也就是N'在1.05N~1.1N之间选取. 第五步,初次级线圈的计算.初级线圈N1=N*U1.次级线圈N21=N'*U21,N22=N'*U22 ┅,N2 =N'*U2n. 第六步, 查导线直径.根据各线圈的电流大小和选定的电流密度,由式(2.3)可以得到各组线圈的导线直径.一般24V电源变压器的电流密度可以选用3安/毫米2 第七步, 校核. 根据计算结果,算出线圈每层圈数和层数,再算出线圈的大小,看看窗口是否放得下.如果放不下,可以加大一号铁心,如果太空,可以减小一号铁心.采用国家标准GEI铁心,而且舌宽a和叠厚b的比在1:1~1:1.7之间, 线圈是放得下的.各参数的计算公式如下: ln(S)=0.498*ln(P)+0.22 ┅(2.1) ln(N)=-0.494*ln(P)-0.317*ln(B)+6.439┅(2.2) ln(D)=0.503*ln(I)-0.221┅(2.3) 变量说明: P: 变压器的功率. 单位: 瓦(W) B: 硅钢片的工作磁通密度. 单位: 高斯(Gs) S: 铁心的截面积. 单位: 平方厘米(cm2) N: 线圈的每伏圈数. 单位: 圈每伏(N/V) I: 使用电流. 单位: 安(A) D: 导线直径. 单位: 毫米(mm) (二)GEI铁心规格
开关电源变压器设计 开关变压器是将DC 电压﹐通过自激励震荡或者IC 它激励间歇震荡形成高频方波﹐通过变压器耦合到次级,整流后达到各种所需DC 电压﹒ 变压器在电路中电磁感应的耦合作用﹐达到初﹒次级绝缘隔离﹐输出实现各种高频电压﹒ 目的﹕减小变压器体积﹐降低成本﹐使设备小形化﹐节约能源﹐提高稳压精度﹒ N 工频变压器与高频变压器的比较﹕ 工频 高频 E =4.4f N Ae Bm f=50HZ E =4.0f N Ae Bm f=50KHZ N Ae Bm 效率﹕ η=60-80 % (P2/P2+Pm+ P C ) η>90% ((P2/P2+Pm ) 功率因素﹕ Cosψ=0.6-0.7 (系统100W 供电142W) Cosψ>0.90 (系统100W 供电111W) 稳压精度﹕ ΔU%=1% (U20-U2/U20*100) ΔU<0.2% 适配.控制性能﹕ 差 好 体积.重量 大 小
开关变压器主要工作方式 一.隔离方式: 有隔离; 非隔离 (TV&TVM11) 二.激励方式: 自激励; 它激励 (F + & IC) 三.反馈方式: 自反馈; 它反馈 (F- & IC) 四.控制方式: PWM: PFM (T & T ON ) 五.常用电路形式: FLYBACK & FORWARD 一.隔离方式: 二.
开关变压器主要设计参数 静态测试参数: R DC. L. L K. L DC. TR. IR. HI-POT. IV O-P.Cp. Z. Q.……… 动态测试参数: Vi. Io. V o. Ta. U. F D max…………. 材料选择参数 CORE: P. Pc. u i. A L. Ae. Bs……. WIRE: Φ℃. ΦI max. HI-POT…….. BOBBIN: UL94 V--O.( PBT. PHENOLIC. NYLON)………. TAPE: ℃. δh. HI-POT…….. 制程设置要求 P N…(SOL.SPC).PN//PN.PN-PN. S N(SOL.SPC).Φn. M tape:δ&w TAPE:δ&w. V℃……..
反激式变换器(Flyback Converter)的工作原理 反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计. 二.反激式变换器(Flyback Converter)的工作原理 1).反激式变换器的电路结构如图一. 2).当开关管Q1导通时,其等效电路如图二(a)及在导通时初级电流连续时的波形,磁化曲线如图二(b).
当Q1导通,T1之初级线圈渐渐地会有初级电流流过,能量就会储存在其中.由于变压器初级与次级侧之线圈极性是相反的,因此二极管D1不会导通,输出功率则由Co来提供.此时变压器相当于一个串联电感Lp,初级线圈电流Ip可以表示为: Vdc=Lp*dip/dt 此时变压器磁芯之磁通密度会从剩磁Br增加到工作峰值Bw. 3.当Q1截止时, 其等效电路如图三(a)及在截止时次级电流波形,磁化曲线如图三(b).
当Q1截止时,变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为?B并没有相对的改变.当?B向负的方向改变时(即从Bw降低到Br),在变压器所有线圈之电压极性将会反转,并使D1导通,也就是说储存在变压器中的能量会经D1,传递到Co和负载上. 此时次级线圈两端电压为:Vs(t)=Vo+Vf (Vf为二极管D1的压降). 次级线圈电流: Lp=(Np/Ns)2*Ls (Ls为次级线圈电感量) 由于变压器能量没有完全转移,在下一次导通时,还有能量储存在变压器中,次级电流并没有降低到0值,因此称为连续电流模式或不完全能量传递模式(CCM). 三.CCM模式下反激变压器设计的步骤 1. 确定电源规格. 1. .输入电压范围Vin=85—265Vac; 2. .输出电压/负载电流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A; 3. .变压器的效率?=0.90
26.5W AC/DC Isolated Flyback Converter Design
TASK : 26.5W 9-Outputs AC/DC Isolated Flyback Converter Design SPECIFICATION: Technical Specification on Sept 10, 2008 DATE: 15 Sept. 2008
Customer Specification f L 100Hz :=Line frequency fs 100kHz :=Switching frequency Vo 1 5.0V :=Main output voltage Io 1_max 2A :=Main Nominal load current Vo 215.0V :=Io 2_max 30mA :=Vo 315.0V :=Io 3_max 30mA :=Vo 415.0V :=Io 4_max 0.3A :=Vo 524.0V :=Io 5_max 0.1A :=Vo 618.0V :=Io 6_max 0.12A :=Vo 718.0V :=Io 7_max 0.12A :=Vo 818.0V :=Io 8_max 0.12A :=Vo 918.0V :=Io 9_max 0.12A :=+5V Output ripple voltage Vr 100mV :=+5VStep load output ripple voltage ΔVo step 150mV :=ΔIo 5V Io 1_max 80?% :=+5V Step load current amplitude η0.70 :=
【初学版】flyback的分析和设计 大家最早可能接触,也是可能接触最多的电路拓扑应该是flyback.至少我刚刚接触电源的时候,最先就是flyback.不会设计,连分析也不懂,唯一能做的是模仿(额,难听点就是抄袭了:( ).这样子的状态持续了一段时间后,才开始慢慢的有一些了解.为了让初学者能更快的上手,少走弯路,于是有了这一章. 为了分析flyback电路,我们从flyback的源头开始说吧.Flyback是从最基本的三种电路中的buck-boost演变而来的.所以对buck-boost的分析,一定有助于对flyback的分析,而且 buck-boost看起来似乎要比flyback简单,至少它没有变压器吧. 为了证明我没有骗你,下面将要开始来对buck-boost进行演变,最终会演变成flyback. 图一 图一 是buck-boost的原型电路. 把电感L绕一个并联线圈出来,如图二: 图二 把L的2个并联线圈断开连接,并且改变圈数比,改为:1:n,如图三:
图三 把图三中的二极管沿着所在回路移动,变成阴极朝外的样子,并且,改变输出电压V和接地的位置如图四: 图四 把图四中的Q顺着回路移动到变压器下方,如图五: 图五
把图五的电路,重新整理一下成图六.^_^,这样子和你见到的flyback有点像了吧. 图六 以上说明,我们研究buck-boost的行为特性,对研究flyback的行为特性有很大的帮助. 1. 电路工作在连续状态(CCM),也就是说电感电流L是连续的,任何时候电感中总存在电流.(电 路的另一种工作状态DCM将在以后的章节中分析) 2. 在一的假设下,电路工作就可以分成2个状态,状态1,Q开通,二极管D关断,这个状态时间长度为t1, ,Ts为周期,这个状态记为d,状态2,Q关断,二极管D开通,这个状态记为 ,d' =1-d. 3. 电感L中的电流 纹波和电容C上的电压纹波相对其直流分流来说都很小.一个好的设计,要 求输出的电压纹波总是很小,所以,C的纹波小,总是成立的. 4. 所有的损耗都不讨论先.即,电路所有原件是理想的. 5. 电路工作在一个稳定的状态下. 第一个工作状态:mosfet Q开通,二极管D关断.如图八所示:
1.单端反激式开关电源变压器设计 链接: https://www.wendangku.net/doc/0a11398716.html,/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=582297& highlight=%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%8F%98%E 5%8E%8B%E5%99%A8 2.开关电源变压器详细设计实例 链接: https://www.wendangku.net/doc/0a11398716.html,/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=581885& highlight=%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%8F%98%E 5%8E%8B%E5%99%A8 3.单端反激开关电源变压器设计总结 https://www.wendangku.net/doc/0a11398716.html,/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=256491& highlight=%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%8F%98%E 5%8E%8B%E5%99%A8 4.开关电源变压器设计+破解过程 https://www.wendangku.net/doc/0a11398716.html,/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=533754& highlight=%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%8F%98%E 5%8E%8B%E5%99%A8 5.开关电源变压器设计教程 https://www.wendangku.net/doc/0a11398716.html,/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=173418& highlight=%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%8F%98%E 5%8E%8B%E5%99%A8 6.浅议开关电源变压器的检测方法 https://www.wendangku.net/doc/0a11398716.html,/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=553265& highlight=%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%8F%98%E 5%8E%8B%E5%99%A8