反激电源变压器的设计计算

此培训资料来源于德州仪器（TI）和中国电源学会（世纪电源网）合作举办的“TI现场培训”课程，世纪电源网同意在TI网站上分享这些文档。AdvancedMagneticsTechnology6小时精通反激电源及变压器设计中国电源学会专家委员会委员电源学会磁技术专业委员会委员深圳市科技专家协会、科技创新委员会专家’2015/4/25邵革良2015（杭州）开关电源技术高级培训第一讲： 反激开关电源基本原理和电路拓扑1）小功率AC/DC高频开关电源拓扑2）反激型AC/DC开关电源的基本工作原理3）反激型开关电源典型控制IC及其设计注意事项   a） 固定频率控制IC及其工作机理   b） 准谐振控制IC及其工作机理第二讲：反激电源变压器的设计计算1）  反激电源变压器用磁性材料2）  变压器设计计算方法的掌握   a） CCM，DCM工作模式   b） CRM工作模式   c）  设计计算实例第三讲：反激电源变压器设计软件应用说明1）FlybackTransformerWizardV1.0的功能介绍2）FlybackTransformerWizardV1.0的使用方法3）设计实例4）主电路元件选型方法及高品质设计评价技术初步第四讲：变压器绕线工艺及设计书的作成1）反激电源变压器的排线及安规2）高频变压器设计文件的项目定义3）高频变压器设计文件的作成2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训第二讲：反激电源变压器的设计计算1）  反激电源变压器用磁性材料2）  变压器设计计算方法的掌握   a） CCM，DCM工作模式   b） CRM工作模式   c）  设计计算实例反激电源变压器用磁性材料ACInputEMCPFCFlybackDCFilterControllerMOSFETsDCOutput2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训（常见正激功率开关电源例）反激电源变压器用磁性材料2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训反激电源变压器用磁性材料PC40损耗特性初始磁导率2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训变压器设计计算方法的掌握(固定频率CCM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训通用原则伏秒数相等原则（磁平衡）T1：耦合式储能电感两种工作模式固定频率：CCM~DCM准谐振模式：CRM工作模式选定法则电气性能及功能成本EMI效率尺寸最优化设计习惯VinVoNpNsNauxT1edddBuNNAdtdtdtiiu21i1aammlHlHNiNi2211BANVoltSecondemeiNUHl0对各个磁路节点对各个绕组对各个磁回路N1N2leNla安培环路定律法拉第定律磁通连续性定理000()()[()()]|teetttutdtNABtBtNAB2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训摘自陈为老师讲义磁路基本定律伏秒相等原则IoIrippleIrmsIP1IP2ΔIPVinVoNpNsT1IdIdsDriverVdsIdsIDS1IDS2ID1变压器设计计算方法的掌握(固定频率CCM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训IP变压器设计计算方法的掌握(固定频率CCM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训VinVoNpNsT1FixedFrequency:fsw，T；Duty：DVin×Ton=Vo×Toff伏秒数相等TD)(1VTDVoinoinoVVVDPo/η=½(Ids12–Ids22)×LP×fsw储能原则IdDriverVdsIdsIdIoIDS1IDS2ID1ID2swpdsds2ds1ofLΔI2IIηPPo=Vo×IoηL2PfI)I(Iposwdsds2ds1ΔIds=Vin/LP×Ton=Vin/LP×D×fsw电感电流爬升Io=(Id1+Id2)×(1-D)/2梯形波平均值=(Ids1+Ids2)×(NP/NS)×(1-D)/2原副边变比选取方法Np与磁芯的选取4.8625/NN373.3V2264V24VV50Vα(spike)540V90%600VVα(spike)VVα),V,V,f(V/NNα(spike)VVVNNVVSPinmaxOdsExampleOinDSoindsSPCindsSPOCePPPPPPPePPANΔILΔBΔtΔILdt)dI(LLΕΔtΔBANdtdNΕ2P2Peee0PNALNlAμμL法拉第定理电感量定义360mTmaxB变压器设计计算方法的掌握(固定频率CCM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训VinVoNPNST1VCIdIdst0t1t2IP1IP2B1B2B0变压器设计计算方法的掌握(固定频率CCM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训特定型号的磁芯：AL值vs气隙长度变压器设计计算方法的掌握(固定频率CCM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训EER28-ZPC95磁芯为例------应用讲解变压器设计计算方法的掌握(固定频率CCM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训设计总结电源规格要求fSW,VO,IO,Vin设计限制条件1）磁芯不饱和2）变压器不过热3）符合安规4）其他个性化要求假定目标-磁芯Ve,Ae,ACW,AL,PCV,Rθ,BB假定目标-器件VDSS,VRMDe-rating,Spike假定理想化条件VFPSnubber=0η=0.88?VinVoNpNsT1IdIds变压器设计计算方法的掌握(固定频率DCM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训IPIoIoIrippleIrmsΔIS＝ID(PK)DDresetDdeadDriverVdsIdsIdIoΔIPΔIS变压器设计计算方法的掌握(固定频率DCM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训VinVoNpNsT1FixedFrequency:fsw，T；Duty：DPo/η=½×ΔIP2×LP×fsw储能原则IdVdsIdsIdIDS1IDS2ID1ID2)ηfL/(2PIswpodsΔIP=Vin/LP×Ton三角波几何计算DriverIo=IpkDDresetIDDdeadIDS1=0，IDS2=ΔIP=Ipk(DCM，FixedfSW)IPAC=ΔIP×(D/3-D2/4)0.5IPRMS=ΔIP×(D/3)0.5ISAC=ΔIS×(Dreset/3-Dreset2/4)0.5ISRMS=ΔIP×(Dreset/3)0.5(Ton=D/fSW,Treset=Dreset×T)ΔIS=VO/LS×Treset电感充电上升付边续流下降LS=LP×(NS/NP)2变压器原理D=？Dreset=？原副边变比选取方法Np与磁芯的选取4.8625/NN373.3V2264V24VV50Vα(spike)540V90%600VVα(spike)VVα),V,V,f(V/NNα(spike)VVVNNVVSPinmaxOdsExampleOinDSoindsSPCindsSPOCePPPPPPPePPANΔILΔBΔtΔILdt)dI(LLΕΔtΔBANdtdNΕ2P2Peee0PNALNlAμμL法拉第定理电感量定义360mTmaxB变压器设计计算方法的掌握(固定频率DCM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训VinVoNPNST1VCIdIdsβαSWcvCVecoreΔΒfKPPVP变压器设计计算方法的掌握(固定频率DCM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训设计总结电源规格要求fSW,VO,IO,Vin设计限制条件1）磁芯不饱和2）变压器不过热3）符合安规4）其他个性化要求假定目标-磁芯Ve,Ae,ACW,AL,PCV,Rθ,BB假定目标-器件VDSS,VRMDe-rating,Spike假定理想化条件VFPSnubber=0η=0.88?变压器设计计算方法的掌握(CRM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训VinVoNpNsT1Po/η=½×ΔIP2×LP×fsw储能原则IdVdsIdsId)ηfL/(2PIswpodsΔIP=Vin/LP×Ton三角波几何计算DriverIPAC=ΔIP×(D/3-D2/4)0.5IPRMS=ΔIP×(D/3)0.5ISAC=ΔIS×[(1-D)/3-(1-D)2/4]0.5ISRMS=ΔIP×[(1-D)/3)0.5ΔIS=VO/LS×Toff电感充电上升付边续流下降LS=LP×(NS/NP)2变压器原理Ton=DTToff=(1-D)TIDSMAXIoDIDMAXΔIPΔIS1-DVin×Ton=Vo×Toff伏秒数相等TD)(1VTDVoinSW2inPof/1D)(VLη2PToinoVVVD原副边变比选取方法Np与磁芯的选取4.8625/NN373.3V2264V24VV50Vα(spike)540V90%600VVα(spike)VVα),V,V,f(V/NNα(spike)VVVNNVVSPinmaxOdsExampleOinDSoindsSPCindsSPOCePPPPPPPePPANΔILΔBΔtΔILdt)dI(LLΕΔtΔBANdtdNΕ2P2Peee0PNALNlAμμL法拉第定理电感量定义360mTmaxB变压器设计计算方法的掌握(CRM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训VinVoNPNST1VCIdIdsβαSWcvCVecoreΔΒfKPPVP变压器设计计算方法的掌握(CRM)2015（杭州）《反激开关电源及变压器设计》高级培训设计总结电源规格要求VO,IO,Vin设计限制条件1）磁芯不饱和2）变压器不过热假定目标-磁芯Ve,Ae,ACW,AL,PCV,Rθ,BB假定目标-器件VDSS,VRMDe-rating,Spike假定理想化条件VFPSnubber=0η=0.88?3）符合安规4）其他个性化要求ChangetheWorldCooperationOptimizationInnovationThankyou!(Q&A)TamuraPowerSupply&MagneticTechnology