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开关电源设计步骤
步骤1 确定开关电源的基本参数
①交流输入电压最小值umin
②交流输入电压最大值umax
③电网频率Fl 开关频率f
④输出电压VO(V:已知
⑤输出功率PO(W:已知
⑥电源效率η:一般取80%
⑦损耗Ip
Don
Krp
Ip
Irms
Krp
Ip
Don
Krp
Ip
T
ton
Krp
Ip
T
ton
Krp
Ip
Iav
dt
t
f
a
b
dx
x
f
a
b
y
Don
b
a
b
a
矩形面积
三角面积
均方根:
函数的平均值:
公式:
根据《高等数学》里的
Ip(rms=[Ton/(3T*(Ip12+Ip22+Ip1*Ip2]1步骤8根据电子数据表和所需IP值选择TOPSwitch芯片
①考虑电流热效应会使25℃下定义的极限电流降低10%,所选芯片的
极限电流最小值ILIMIT(min应满足: ILIMIT(min≥IP 步骤9和10计算芯片结温Tj
①按下式结算:
Tj=[I2RMS×RD S(ON+1/2×CXT×(VImax+VOR 2 f ]×Rθ+25℃
式中CXT是漏极电路结点的等效电容,即高频变压器初级绕组分
布电容
②如果Tj>100℃,应选功率较大的芯片
步骤11验算I P IP=(min
①输入新的KRP且从最小值开始迭代,直到KRP=1
②检查IP值是否符合要求
③迭代KRP=1或IP=(min
步骤12计算高频变压器初级电感量LP,LP单位为μH
106P O Z(1-η+η
L P=×
I2P×K R P(1-K R P/2fη
步骤13选择变压器所使用的磁芯和骨架,查出以下参数:
①磁芯有效横截面积Sj(cm2,即有效磁通面积。
②磁芯的有效磁路长度l(cm
确定CIN,VImin值

2
③ 磁芯在不留间隙时与匝数相关的等效电感AL(μH/匝2 ④ 骨架宽带b (mm
步骤14 为初级层数d 和次级绕组匝数Ns 赋值
① 开始时取d =2(在整个迭代中使1≤d ≤2
② 取Ns=1(100V/115V 交流输入,或Ns=(220V 或宽范围交流输入 ③ Ns=×(VO+VF1
④ 在使用公式计算时可能需要迭代
步骤15 计算初级绕组匝数Np 和反馈绕组匝数NF
① 设定输出整流管正向压降VF1 ② 设定反馈电路整流管正向压降VF2 ③ 计算NP
V OR N P =N S ×
V O +V F1
④ 计算NF
V F B +V F 2 N F =N S ×
V O +V F 1
步骤16~步骤22 设定最大磁通密度BM 、初级绕组电流密度J 、磁芯的气隙宽度δ,进行迭代。
① 设置安全边距M ,在230V 交流输入或宽范围输入时M=3mm ,在
110V/115V 交流输入时M= 。使用三重绝缘线时M=0 ② 最大磁通密度BM=~
100I P L P B M =
N P S J
若BM > ,需增加磁芯的横截面积或增加初级匝数NP ,使BM ~ 范围之内。如BM < ,就应选择尺寸较小的磁芯或减小NP 值。
③ 磁芯气隙宽度δ≥
δ=40πSJ(NP 2
/1000LP -1/1000AL
要求δ≥ ,若小于此值,需增大磁芯尺寸或增加N P 值。
④ 初级绕组的电流密度J=(4~10A/mm 2
1980
J=
2
P M ×(1000 /
4I R M S
若J >10A/mm 2,应选较粗的导线并配以较大尺寸的磁芯和骨架,使J <10A/mm 2。若J <4A/mm 2,宜选较细的导线和较小的磁芯骨架,使J >4A/mm 2
;也可适当增加N P 的匝数。 ⑤ 确定初级绕组最小直径(裸线DPm(mm ⑥ 确定初级绕组最大外径(带绝缘层DPM(mm
⑦ 根据初级层数d 、骨架宽带b 和安全边距M 计算有效骨架宽带be (mm be=d(b -2M
然后计算初级导线外径(带绝缘层DPM :DPM =be/NP 步骤23 确定次级参数ISP 、I SRMS 、IRI 、DSM 、D Sm
① 次级峰值电流ISP(A: ISP=IP ×(NP/NS
② 次级有效值电流I SRMS(A
I S R M S =I SP ×√(1-D m a x ×(K
2
R P /3-K R P +1
③ 输出滤波电容上的纹波电流IRI(A
I R I =√I
2
S R M S -I 2