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反击式开关电源,变压器计算方法,及相关器件的选型

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发表于 2023-2-7 09:46 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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x
6 m% q# i; \( P+ D8 ]
名称    翻译
3 W# z! G- y+ k4 o4 d9 O7 yN    匝数5 {& o; G+ N& o$ E, @
D    占空比
7 Q6 m  B! k; ^Np    变压器初级匝数
9 M1 I7 E6 ]1 Q6 [Ns    变压器次级匝数
3 n4 f0 Y9 F1 C/ h, r6 @9 F# sVinr    输入的电压9 |& b( ^# D& l
Vor    由次级映射到初级的电压(变压器初级充电后,关断所形成的反向电动势)& C! g, r+ {! v1 \
ILP    变压器初级腰线电流(电流的平均值)
+ W& `* G4 U2 W4 {' T  `ILS    变压器次级腰线电流(电流的平均值)
# q. M8 U: h9 x) b9 d5 hVz    Vor+变压器初级的漏感电压
& y1 }' ~8 z# |! ~) q8 ^- U' }9 c8 K( t- O2 M5 S3 ~' @
在交流供电的时候,需要按照最高供电计算。。。因为mos的雪崩电压。  f& _0 L# R$ L) n# z2 @- E! g
雪崩电压:在达到MOS的雪崩电压的时候,会钳位住电压,就算同一批次的,雪崩电压,也会不一样。。。雪崩的时候,会使MOS的内部的电流持续增大。虽然,短时间不会坏,但是发热会非常严重。$ `$ x2 c$ E- E  h! X

# j, d+ Y5 y5 ~& ?2 `这里的设计我们采用600V耐压的,MOS
6 g2 y; u3 L+ F# J" J7 }为了保证MOS永远不会到,雪崩电压。(雪崩电压,大概就是耐压值吧?), p# w: W1 a+ b, p4 @, R9 c
所以这里我们取MOS上,所加的最高电压位550V
2 f3 B+ q5 Q4 R6 C% ^
% p# O$ I  J: z' k/ V8 W0 N在所有的反击电源电压设计中,Vz是Vor…1.4倍
  L3 n$ ^8 D2 e0 @所以得出Vor是121V(就是MOS关闭,变压器初级上的线圈电压)# U- z6 A+ \! n* i  a
因为我们次级需要的是5V电压。(如果加上整流二极管的压降:5+0.7=5.7V)3 I$ o6 G4 c: v' q
所以,由初级电压121V,和次级5V,可得砸比: 121 V 5.7 V = 22 倍 ( 匝 ) \frac{121V}{5.7V} \quad =22倍(匝) 5.7V121V​=22倍(匝)/ o# O, i; K9 s1 n0 d! O4 W" M) ?

3 a9 N9 v3 s5 X+ |' j8 d0 r注释:下图,输入电压位270V,整流后变成380V,Vz 范围由图一的,稳压二极管钳位了(初级变绕组那个)。。
0 @8 ^3 T4 m" b9 r* r1 F. V- c% l
9 ~& @& i, B% m) W! n3 }, ]。。。。。。。下图是由,供电电压380+mos关断的初级绕组电压Vor+mos关断初级绕组的漏感电压=550V
( j0 v6 l; |9 K$ Q; L. H0 N7 e- K7 g  h& [: a

. y( K  E* I0 b9 v  [1问:取Vor值(MOS关断时。初级绕组的电压)' z4 r. @# X4 f
! S. V3 S4 t; w6 _$ ?6 E
设:输入交流电压为270。+ H# c  k3 E9 V6 [; ]) R
整流后,初级绕组电压为:270x1.414=380V# M& e' G  M3 }  s+ R6 o
选用600V耐压的MOS,留有余量,电路中,最高反向电动势,钳位在550V。
, B1 l4 G9 p8 S0 ~: ~7 JVz=550-380=170V! L; E' ~  z: j$ ]5 [4 h8 \
Vor=170➗1.4=121.4285V$ U# P( c# Y0 s% p# C2 l
2问:取绕组匝比
: v  ?# y8 E  _" P. [, ?. M# G$ U* O8 o8 S
由1问,Vor值8 M+ X7 o7 G& k4 Y/ ]" B% ~  r
设我们想要,次级变压器的输出电压为5.7V
' I+ ~: a0 [' V' B  u  C6 k! a) u匝比=121.4285➗5.7=21.30325
/ e* i% `) T# {8 f9 |+ ]* q' Y) Y3问:取漏感电压) }$ D# k: n6 z. a  C) a

9 f. L6 }( }8 ?  q由1问,Vor值+初级绕组上的直流电压0 U9 m5 y) X" S
漏感电压为:550-380-121.4285=48.5715V
- ?9 D6 g2 |$ H( E; r/ ~4问:初级绕组功率8 j4 b6 n* m) Y: p* ]: I
0 q% P5 v- w- R
设输出功率为35.3W
9 B' D% s  ~: K3 J: M4 N由于,反击开关电源的,转换效率只有70%
8 D1 p! p5 |9 U0 X7 a* i2 d所以,初级绕组功率为35.3➗70%=50.4285W
2 x! @7 F* ?" }8 L5问:初级变压器电流
* W* w8 ~4 h0 h; w3 s( c* A: j; C8 m/ d2 H3 \" H
由1问可知:初级绕组,在mos关断期间,电压为121.4285V4 R, }* O+ O3 l0 g
由4问可知:初级绕组,在mos关断期间,功率为50.4285W
' E9 K1 j& C8 P! |: `  E所以,初级变压器,MOS关断时刻的,电流为50.4285W➗121.4285V=0.41529A
% ~+ Q0 z; e) b2 i6问:次级绕组的电流
! a0 b- H6 ^" p1 T6 ~. h1 z9 O
+ C0 ]: m9 M: c! C, [因为我们要输出的功率是35.3W,要输出的电压是5V
/ |8 \9 p- @9 V( k: z所以,35.3W➗5V=7.06A/ h% {" t4 ^0 }7 e0 v) V9 H
7问:I or(映射MOS关断期间,次级线圈的电流。)
% }  y5 I7 Z# @3 L0 ~: O4 ]  u6 P( K4 D6 _; p
I or
4 E1 k1 h) c3 O! W" b, u; v2 HI   o r   匝 数 = M O S 关 断 时 候 的 , 初 级 线 圈 电 流 \frac{I ~or~}{匝数}=MOS关断时候的,初级线圈电流 匝数I or ​=MOS关断时候的,初级线圈电流
" W6 _9 C# O3 a# N! K1 w; W  c8问:占空比
2 e% c7 W% s8 s' m3 R2 }* K4 S/ q4 y5 T( N9 x, C' q& `9 c
由于能量传输,实际上是,电流流过线圈,磁电转换的过程。所以,我们,计算的是电流,导通和关断时间的占空比。' z2 d8 A# [; j& u  K' q

3 y4 I5 ~2 d+ d/ V由公式: I   i n   D = I   o r   1 − D \frac{I ~in~ }{D} \quad =\frac{I ~or~ }{1-D} \quad DI in ​=1−DI or ​
6 N0 T: M! k4 `0 O1 }2 H0.4 A D = 0.32 A 1 − D \frac{0.4 A}{D} \quad =\frac{0.32A}{1-D} \quad D0.4A​=1−D0.32A​/ e9 g8 A- T4 ?2 X7 ?

1 h" n/ ]1 g: `I in 是mos导通,产生的电流
6 a  p; i5 Y: `4 E; a5 o7 aD是MOS的导通时间1 N' C6 @4 A" Q- d. X
1-D,是MOS的关断,初级线圈,放电的时间7 u0 O9 ]; r1 i5 V3 E4 W& O$ y
9问:次级线圈电流是多少(IoL的电流)
5 x- v* F2 B& g4 t; {6 M, y2 \( D# O# W8 K1 H  X* H4 u
设,次级输出的平均功率为,5V 2A1 E" k& _! [: R3 E2 K8 f) M9 N
由8问可知,MOS关断时间为1-D=0.453 g% |+ j. ^; V3 _! ~& Z
" p" S5 F) k, c) ?: G
由于2A是100%的时间,而0.45是关断MOS,次级变压器,放电的时间,为了做功一致,电流就会比平均电流大。。。所以2➗0.45=4.4444A
) D4 s+ f8 U( V  Q; H9 |& b+ R10问:次级线圈峰值电流是多少(Io的电流)# e/ Q$ k7 X3 F3 G: t# t
. r3 G; q  q. X' x) \

+ W1 F) K3 m6 B
+ c! S! g7 H) L1 `% {- A4 `由于,电感是由,MOS的导通,和关断,进行放电的,所以,会存在,电流的尖峰。
4 S  f, J* C6 |% ]  b6 j5 Z1 ]7 D" o9 ]& ]1 a* e& d
而图中,IL是,是波形的平均值。。。。称之为腰线电流。  ^" E* c6 p! q- o2 N6 [2 K
, R) d" i: `8 j1 g. I* h2 I$ o1 j
设,次级输出的平均功率为,5V 2A; x0 [& d8 h* e( a$ ]4 M7 q5 J
由9问可知,次级线圈电流为4.444A2 p' {" R; M2 ]2 e5 w0 q/ g
将其带入,上图,峰值电流的计算公式中,可以得出,峰值电流为:5.555A- l# W4 h0 @" }
所以,在选择二极管的时候,需要按照最大的峰值电流进行选择。
& ~- o% T2 i: T% T, H3 \11问:变压器的电感值计算
5 n2 `5 k" J4 X4 z/ `2 I
- ^5 K/ ^8 U. R6 X! u( h
) ]9 i* L9 `4 \& e$ A$ Z
+ M- v" W  B0 G# b在部分地区,电源在过认证的时候,需要输入270V电压进行测试。。。韩国有三网电压,最低可到90V。。。最高,可到230V。0 [4 b7 }1 o" L2 J( K
/ L7 Y2 `5 P  _( G1 E# z

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2#
发表于 2023-2-7 10:59 | 只看该作者
使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源。“反激”指的是在开关管接通的情况下,当输入为高电平时输出线路中串联的电感为放电状态;相反,在开关管断开的情况下,当输入为高电平时输出线路中的串联的电感为充电状态。

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3#
发表于 2023-2-7 12:01 | 只看该作者
变压器的一次和二次绕组的极性相反,这大概也是Flyback名字的由来。

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4#
发表于 2023-2-7 13:44 | 只看该作者
反激电路中,输出变压器T除了实现电隔离和电压匹配之外,还有储存能量的作用,前者是变压器的属性,后者是电感的属性,因此有人称其为电感变压器,有时我也叫它异步电感。
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