【我是工程师】--单端正激双管式开关电源设计之变压器设计

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1 我 是 工 程 师 单 端 正 激 双 管 式 开 关 电 源 设 计 之 变 压 器 设 计 (cjhk 完 成 于 江 苏 泰 州 ) 最 近 电 源 网 举 行 我 是 工 程 师 这 个 活 动, 看 到 礼 品 这 么 丰 富, 我 也 忍 不 住 想 凑 个 热 闹, 准 备 把 以 前 自 己 动 手 设 计 的 一 款 电 源 贴 出 来 和 大 家 共 享, 其 中 借 鉴 了 一 些 资 料, 难 免 会 有 一 些 差 错, 希 望 大 家 能 及 时 指 证 因 为 有 两 个 月 左 右 的 时 间, 所 以 我 自 己 的 规 划 是 : 首 先 分 析 单 端 正 激 式 变 换 器 拓 扑 结 构, 接 着 根 据 我 自 己 的 项 目 分 析 单 端 正 激 式 电 路 的 高 频 变 压 器 设 计 方 法, 再 其 次 是 分 析 使 用 到 的 电 源 管 理 芯 片 的 特 性 及 功 能, 同 时 分 析 功 率 MOS 的 选 择 与 计 算 功 率 损 耗, 最 后 是 各 功 能 电 路 的 分 析 并 贴 出 原 理 图 整 个 项 目 大 概 的 时 长 差 不 多 1 个 半 月 主 要 是 工 作 比 较 忙, 只 能 抽 晚 上 的 时 间 来 和 大 家 分 享, 很 多 地 方 分 析 的 会 不 到 位, 计 算 的 公 式 以 及 原 理 什 么 的 都 只 是 自 己 的 理 解, 会 有 错 误, 望 大 家 及 时 指 正 单 端 正 激 式 开 关 电 源, 一 般 适 用 与 200W 以 下 的 开 关 电 源 ( 至 于 为 什 么 是 200W, 我 没 有 真 正 去 验 证 过, 找 了 好 些 资 料, 都 是 这 么 说 的, 希 望 有 高 手 能 解 释 一 下 为 什 么 不 能 超 过 200W) 我 以 前 见 过 1200W 的 单 端 正 激 式 开 关 电 源, 功 率 模 块 用 的 是 IGBT, 不 过 效 率 不 高 常 见 的 单 端 拓 扑 结 构, 通 常 都 是 带 有 去 磁 绕 组 去 磁 绕 组 的 圈 数 和 初 级 绕 组 的 圈 数 相 同, 主 要 目 的 是 为 了 防 止 变 压 器 磁 饱 和 理 想 的 正 激 拓 扑 结 构 的 高 频 变 压 器 磁 芯 是 不 需 要 有 去 磁 绕 组 的, 因 为 初 级 获 得 的 能 量 都 会 完 全 传 递 到 次 级 但 是 实 际 的 情 况 是 因 为 磁 芯 工 作 的 区 间 的 第 一 象 限, 每 次 初 级 获 得 能 量 在 传 递 到 次 级 时, 磁 芯 都 会 有 一 些 能 量 的 残 留, 当 残 留 的 能 量 不 断 累 加 到 达 磁 芯 饱 和 的 阙 值 点 时, 变 压 器 发 生 磁 饱 和 ( 磁 通 量 为 零, 电 流 无 穷 大, 至 此 变 压 器 就 会 烧 毁 ) 为 了 防 止 变 压 器 磁 饱 和, 需 要 加 入 去 磁 绕 组 ( 也 称 复 位 绕 组 ) 去 磁 绕 组 的 方 向 和 初 级 绕 组 的 方 向 正 好 相 反, 每 次 初 级 将 能 量 传 递 到 次 级 时, 残 余 的 能 量 和 去 磁 绕 组 中 的 能 量 方 向 相 反, 正 好 抵 消 至 于 去 磁 绕 组 和 初 级 绕 组 是 如 何 绕 制 的, 查 了 几 本 书, 都 说 是 紧 密 绕 制 在 变 压 器 与 电 感 器 设 计 ( 龚 绍 文 翻 译 ) 这 本 书 中 写 道 是 双 线 并 绕, 我 想 了 很 长 时 间 没 有 搞 懂 虽 然 我 变 压 器 也 绕 制 了 很 多, 但 是 双 线 并 绕 一 般 都 是 同 向 的, 主 要 是 为 了 降 低 趋 肤 效 应, 不 知 道 书 上 的 意 思 作 何 解 释 该 图 片 是 常 见 的 单 端 正 激 式 拓 扑 结 构 : 开 关 电 源 的 书 籍 我 买 了 很 多 本, 有 王 志 强 翻 译 的 精 通 开 关 电 源 设 计, 国 外 大 牛 写 的 开 关 电 源 手 册, 沙 占 友 写 的 单 片 开 关 电 源 设 计, 张 兴 柱 写 的 开 关 电 源 功 率 变 换 器 拓 扑 与 设 计, 陶 显 芳 写 的 开 关 电 源 设 计 技 巧 等 等 翻 开 这 些 书 籍, 滔 滔 不 绝 的 都 是 公 式, 这 些 人, 我 相 信 他 们 都 是 大 神 级 别 的, 通 过 公 式 的 罗 列, 基 本 就 能 真 正 理 解 开 关 电 源 各 种 拓 扑 结 构 的 知 识, 但 是 这 种 方 法 对 于 我 不 合 适, 我 相 信 公 式, 但 我 更 相 信 实 证, 只 有 把 某 一 种 拓 扑 结 构 的 电 源 做 出 来, 通 过 示 波 器 万 用 表 测 试 关 键 节 点 的 参 数, 并 和 公 式 对 照, 我 才 能 说 服 自 己 某 个 公 式 是 正 确 的 不 知 道 群 里 的 大 神 们, 你 们 学 习 电 源 的 制 作 是 采 用 的 什 么 方 法, 希 望 大 家 能 讲 讲 自 己 学 习 电 源 的 方 法 话 说 我 最 喜 欢 的 还 是 刘 胜 利 写 的 书 籍, 虽 然 重 复 性 很 多, 但 是 确 实 是 作 者 实 战 结 合 理 论 的 成 果

2 单 管 正 激 式 拓 扑 结 构 有 两 个 缺 陷, 第 一 是 功 率 管 截 止 期 间 承 受 的 电 压 应 力 是 两 倍 的 Vin 第 二 个 问 题 就 是 昨 天 我 帖 子 里 说 到 的, 因 为 高 频 变 压 器 工 作 与 第 一 象 限, 磁 能 会 在 磁 芯 中 积 累 导 致 磁 芯 饱 和, 磁 通 量 为 零, 电 流 无 穷 大, 需 要 加 去 磁 绕 组 而 去 磁 绕 组 需 要 和 初 级 线 圈 紧 密 绕 制, 这 个 工 艺 比 较 繁 琐, 这 是 我 对 单 管 正 激 式 拓 扑 结 构 的 理 解 为 了 降 低 功 率 管 的 电 压 应 力 同 时 省 略 去 磁 绕 组, 我 们 引 入 另 一 个 单 端 正 激 式 拓 扑 结 构, 它 是 单 端 双 管 正 激 式 拓 扑 结 构 听 这 个 名 字, 就 知 道 它 是 单 端 单 管 正 激 式 拓 扑 结 构 的 孪 生 兄 弟 他 的 近 照 : 大 家 仔 细 看 会 发 现, 双 管 式 和 单 管 式 有 两 个 不 同 第 一 当 然 是 功 率 管 变 成 了 两 个, 另 一 个 不 同 点 就 是 去 磁 绕 组 没 了, 变 成 了 两 个 续 流 二 极 管 第 一 个 的 改 变 使 功 率 管 在 截 止 期 间 每 个 管 子 承 受 的 电 压 应 力 变 成 了 Vin 这 个 变 化 对 于 选 择 功 率 管 提 供 了 很 大 的 便 利 另 一 个 变 化 就 是 去 磁 绕 组 变 成 了 续 流 二 极 管, 这 样 做 变 压 器 的 工 艺 立 马 就 省 了 很 多 功 率 管 耐 压 问 题 以 及 高 频 变 压 器 的 工 艺 问 题 虽 然 解 决 了, 但 是 后 面 又 来 了 一 个 问 题, 这 个 问 题 要 解 释 清 楚 需 要 引 入 上 述 两 种 拓 扑 结 构 的 父 辈, 它 的 名 字 叫 做 BUCK 拓 扑 结 构, 上 近 照 : 在 buck 拓 扑 结 构 中, 二 极 管 D 的 作 用 是 续 流, 电 感 的 作 用 是 储 能 当 功 率 管 导 通 期 间, 二 极 管 截 止, 电 感 储 能, 负 载 功 率 由 输 入 电 源 供 电 当 功 率 管 截 止, 此 时 负 载 的 供 电 由 电 感 提 供, 同 时 二 极 管 正 向 导 通, 为 负 载 电 流 提 供 回 路 根 据 二 极 管 PN 结 的 物 理 特 性, 当 输 出 功 率 越 大, 续 流 二 极 管 的 反 向 截 止 时 间 越 长, 同 时 因 为 电 感 承 担 着 为 负 载 供 电 的 作 用 有 了 上 面 的 概 念, 现 在 我 们 转 回 话 题, 再 谈 单 端 双 管 正 激 式 拓 扑 结 构 在 该 拓 扑 结 构 中, 变 压 器 的 作 用 是 能 量 的 传 递 和 反 激 式 拓 扑 结 构 不 同 他 没 有 能 量 储 存 的 作 用, 能 量 的 储 存 由 后 端 的 输 出 滤 波 电 感 来 承 担 此 时 滤 波 电 感 的 体 积 变 需 要 加 大 以 便 能 容 纳 足 够 多 的 能 量, 为 后 端 的 负 载 供 电 说 到 这 里, 大 家 应 该 知 道 单 端 双 管 正 激 式 拓 扑 结 构 的 缺 点 了 那 就 是 续 流 二 极 管 的 反 向 截 止 时 间 相 对 较 长, 另 一 个 缺 点 就 是 滤 波 电 感 体 积 偏 大 那 有 没 有 好 的 办 法 来 改 善 呢? 答 案 是 有 的, 欲 知 后 事 如 何, 且 听 下 回 分 解 接 着 昨 天 的 话 题, 现 在 我 想 采 用 单 端 双 管 正 激 式 拓 扑 结 构 输 出 更 大 的 功 率, 怎 么 办 呢? 除 了 增 大 续 流 二 极 管 以 及 输 出 滤 波 电 感 的 方 法, 有 没 有 其 他 的 方 法 呢? 打 个 简 单 的 比 方, 只 以

3 骆 驼 为 例 : 一 头 瘦 弱 的 骆 驼 只 能 驼 100 斤 的 货, 我 现 在 有 150 斤 的 货 物, 那 怎 么 办 呢, 一 种 方 法 是 重 新 选 一 头 强 壮 的 骆 驼, 他 的 负 载 能 力 强 了, 可 以 驼 200 斤 的 货 物 哦, 那 问 题 解 决 了 或 者 选 两 头 瘦 弱 的 骆 驼, 每 头 驼 75 斤, 问 题 也 解 决 了 同 样 的 道 理 现 在 我 采 用 单 端 双 管 正 激 式 拓 扑 结 构, 想 输 出 更 大 的 功 率, 一 种 方 法 便 是 我 上 述 中 的 增 大 续 流 二 极 管 以 及 输 出 滤 波 器 的 体 积, 还 有 一 种 办 法 是 我 不 增 大 续 流 二 极 管 的 型 号, 也 不 增 加 疏 忽 滤 波 器 的 体 积, 我 采 用 两 款 同 样 的 电 路 并 联 即 可 解 决 这 个 问 题 至 此 我 们 引 入 并 联 式 单 端 双 管 正 激 式 拓 扑 结 构 上 近 照 : 上 述 我 讲 了 这 么 多 东 西, 其 实 就 是 为 我 这 个 项 目 做 铺 垫 这 款 电 源 是 参 考 的 刘 胜 利 老 师 现 代 高 频 开 关 电 源 实 用 技 术 这 本 书 中 的 实 例 做 的 这 款 电 源 的 计 算 公 式, 我 除 了 引 用 刘 胜 利 老 师 的 计 算 方 法 外, 还 参 考 了 张 占 松 老 师 写 的 开 关 电 源 的 原 理 与 设 计, Abraham.I.Pressman 技 术 大 牛 写 的 开 关 电 源 设 计, 王 全 保 编 写 的 电 子 变 压 器 手 册, 赵 修 科 老 师 的 磁 性 元 器 件 分 册, 龚 绍 文 先 生 翻 译 的 变 压 器 与 电 感 器 设 计 手 册, 张 兴 柱 老 师 写 的 开 关 电 源 的 功 率 变 换 器 拓 扑 与 设 计 等 技 术 书 籍 这 么 多 书 籍 的 查 找 主 要 是 为 了 避 免 公 式 引 用 错 误, 误 导 了 大 家 做 电 源 项 目 也 有 几 年 了, 我 一 直 侧 重 于 动 手 能 力, 把 产 品 做 出 来, 根 据 实 际 测 试 情 况 改 进, 不 怎 么 拘 泥 于 理 论 计 算 一 方 面 是 自 己 的 理 论 功 底 比 较 差, 另 一 方 面 是 觉 得 实 际 项 目 不 需 要 太 深 究 于 书 本 理 论 的 计 算 在 电 源 的 计 算 上 很 多 时 候 都 是 大 而 化 之, 不 严 谨 对 于 关 键 节 点 的 波 形 测 试 数 据 基 本 没 有 真 正 深 入 的 分 析 过 借 助 电 源 网 这 次 " 我 是 工 程 师 " 活 动, 我 想 在 业 余 时 间 多 花 点 功 夫 把 自 己 的 理 论 功 底 再 加 强 加 强, 也 希 望 大 家 能 多 多 指 导 按 照 我 前 几 天 的 规 划, 下 一 讲 就 是 单 端 正 激 式 开 关 电 源 变 压 器 的 讲 解 了, 对 于 开 关 电 源 来 说, 高 频 变 压 器 的 设 计 确 实 是 一 个 重 点 也 是 难 点 我 自 己 也 需 要 加 强 一 下 理 论 功 底, 这 几 天 多 查 查 资 料, 争 取 尽 量 讲 的 详 细 一 点, 明 天 见 书 接 上 回, 今 天 的 话 题 是 单 端 正 激 式 变 压 器 的 计 算, 确 定 好 电 源 的 拓 扑 结 构, 定 好 电 源 的 工 作 频 率 之 后, 就 到 变 压 器 计 算 了 变 压 器 的 计 算, 我 觉 得 不 仅 仅 是 一 大 堆 生 疏 的 公 式 套 用 对 于 很 多 初 学 者 来 说, 这 样 难 度 很 大 我 觉 得 变 压 器 的 学 习 是 一 个 循 序 渐 进 的 过 程, 不 能 心 急 首 先 我 们 要 有 直 观 的 认 识, 熟 悉 变 压 器 的 组 成 如 果 可 能, 在 学 习 变 压 器 的 设 计 过 程 中, 自 己 一 定 要 亲 自 绕 制 几 个 下 面 先 讲 讲 变 压 器 的 组 成 ( 我 仅 仅 以 高 频 变 压 器 举 例 ), 开 关 电 源 变 压 器 大 致 由 骨 架, 磁 芯, 漆 包 线, 绝 缘 胶 带 组 成 这 是 直 观 的 了 解, 接 着 我 们 来 谈 谈 电 子 变 压 器 的 电 气 特 性, 包 括 磁 导 率, 饱 和 磁 通 密 度, 剩 余 磁 通 密 度, 矫 顽 力, 磁 芯 损 耗, 居 里 温 度, 电 阻 率 等 上 述 变 压 器 的 电 气 参 数 是 我 查 找 了 几 本 开 关 电 源 书 籍 以 及 TDK 磁 芯 材 料 技 术 手 册 归 纳 出 来, 可 能 会 有 疏 漏 先 上 传 几 种 磁 芯 材 质 的 近 照 :

4 上 述 讲 到 的 电 气 参 数, 其 实 就 是 磁 芯 材 质 的 电 气 参 数, 很 多 初 学 开 关 电 源 的 朋 友 看 到 磁 芯 材 质 这 么 多 电 气 参 数 可 能 立 马 头 就 大 了 我 教 大 家 一 个 方 法, 大 家 不 要 拘 泥 于 磁 芯 材 料 的 电 气 参 数 这 些 参 数 只 是 供 你 参 考 而 已, 看 一 遍 技 术 手 册 基 本 就 行 了 如 今 磁 性 材 料 成 分 的 配 比 以 及 烧 结 工 艺 都 很 成 熟, 你 大 可 不 必 把 时 间 花 在 这 些 参 数 上 话 说 回 来, 为 了 便 于 大 家 理 解 磁 芯 材 质 的 电 气 参 数, 我 建 议 大 家 不 妨 从 另 一 个 角 度 来 思 考 把 磁 性 材 料 当 作 一 种 新 的 物 质, 作 为 人 类 的 我 们 需 要 了 解 它 会 怎 么 做 呢 那 当 然 是 从 物 理 学 的 角 度 下 手 了, 测 量 这 种 物 质 的 电 特 性, 磁 特 性, 温 度 特 性, 力 学 特 性 等 在 测 试 时 把 发 现 的 规 律 记 录 下 来, 就 是 上 述 磁 芯 材 料 的 诸 多 电 气 特 性 的 总 和 对 于 磁 性 材 质 的 电 气 特 性 我 们 就 讲 到 这 里 磁 芯 的 电 气 特 性 讲 好 了, 下 一 步 就 是 漆 包 线 的 电 气 特 性 漆 包 线 其 实 就 是 铜 线 裹 了 一 层 绝 缘 漆 而 已, 这 是 漆 包 线 的 直 观 描 述 对 于 变 压 器 中 漆 包 线 的 电 气 特 性 大 致 需 要 考 虑 的 因 素, 第 一 是 绕 制 方 向, 这 就 是 开 关 电 源 变 压 器 所 谓 同 名 端 异 名 端 的 由 来 接 着 当 然 是 大 家 都 熟 悉 的 匝 数 比 的 关 系 再 其 次 当 然 是 漆 包 线 横 截 面 积, 这 个 参 数 主 要 影 响 电 流 密 度, 谈 到 电 流 密 度, 我 们 不 得 不 提 开 关 电 源 变 压 器 中 两 个 很 重 要 的 物 理 学 规 律, 那 就 是 趋 肤 效 应 和 临 近 效 应 ( 具 体 的 解 释 大 家 可 以 百 度 ) 引 入 这 一 物 理 学 规 律 大 家 应 该 就 明 白 为 什 么 很 多 变 压 器 线 圈 采 用 多 股 漆 包 线 绕 制 了 漆 包 线 的 电 气 参 数 大 致 就 这 些 ( 现 在 又 出 现 一 种 比 漆 包 线 绝 缘 等 级 更 高 的 材 质 叫 三 层 绝 缘 线 ) 漆 包 线 近 照 : 漆 包 线 讲 解 完 成, 接 着 就 是 骨 架 的 讲 解 了 变 压 器 骨 架 说 穿 了 就 是 用 绝 缘 等 级 强 的 材 质 做 的 架 子, 主 要 作 用 是 用 于 磁 芯 安 装 以 及 漆 包 线 的 绕 制 骨 架 大 致 可 以 分 为 卧 式 和 立 式, 组 成 部 分 包 括 绕 线 槽, 磁 芯 孔, 针 脚, 过 线 槽, 挡 墙 等 上 近 照 :

5 今 天 介 绍 了 电 子 变 压 器 的 各 项 电 气 参 数, 下 回 我 们 就 要 真 正 开 始 电 子 变 压 器 的 计 算 了, 欲 知 后 事 如 何, 且 听 下 回 分 解 今 天 继 续, 为 了 把 正 激 式 电 源 变 压 器 的 计 算 梳 理 清 楚, 特 意 花 时 间 把 家 里 的 几 本 书 籍 都 翻 了 一 遍 书 接 上 回, 首 先 单 端 正 激 式 变 压 器 工 作 与 B-H 曲 线 的 第 一 象 限, 这 个 是 要 强 调 的 一 点 查 找 了 大 量 书 籍, 总 结 高 频 变 压 器 的 计 算 方 法 大 致 包 括 两 类, 一 类 是 面 积 乘 积 法, 俗 称 AP 法 另 一 类 是 几 何 参 数 法, 俗 称 KG 法 在 张 占 松 老 师 写 的 开 关 电 源 的 原 理 与 设 计 一 书 中 这 两 种 方 法 都 讲 解 的 比 较 详 细 在 变 压 器 与 电 感 器 设 计 手 册 一 书 中, 讲 解 了 几 何 参 数 法 该 书 中 使 用 该 方 法 的 计 算 写 的 很 详 细 我 仔 细 推 敲 过, 感 觉 计 算 比 较 精 准 不 过 因 为 国 内 的 磁 材 特 性, 骨 架 尺 寸 误 差 以 及 漆 包 线 规 格 与 国 外 有 偏 差, 可 能 计 算 相 对 误 差 稍 大 一 点, 同 时 在 实 际 工 程 中 我 没 有 验 证 过, 所 以 我 没 有 采 用 几 何 参 数 法 来 计 算 如 果 有 同 仁 验 证 过, 望 补 充 在 电 子 变 压 器 手 册 一 书 中, 单 端 正 激 式 高 频 变 压 器 计 算 采 用 的 是 AP 法, 精 通 开 关 电 源 设 计 一 书 中 针 对 单 端 正 激 式 开 关 变 压 器 采 用 的 是 AP 法, 同 时 刘 胜 利 老 师 在 该 例 子 中 采 用 的 同 样 是 AP 计 算 方 法 本 人 在 设 计 过 的 电 源 中, 验 证 了 AP 法 的 计 算, 还 是 比 较 准 确 的 所 以 在 该 例 子 中, 我 决 定 采 用 AP 法 计 算 计 算 过 程 中 的 公 式 选 择 只 是 我 个 人 的 理 解 与 经 验 的 结 合, 肯 定 会 有 有 错 误 或 者 疏 漏, 望 大 家 及 时 指 出 来 计 算 高 频 变 压 器 大 致 分 为 六 个 步 骤, 第 一 步 :: 计 算 变 压 器 的 视 在 功 率, 根 据 视 在 功 率 选 择 磁 芯 材 料 ( 主 要 通 过 查 找 磁 材 规 格 手 册 获 得 磁 材 的 特 性 参 数 ) 第 二 步 : 确 定 磁 芯 截 面 尺 寸 AP, 根 据 AP 值 选 择 磁 芯 尺 寸 第 三 步 : 计 算 原 副 边 匝 数 第 四 步 : 根 据 电 流 密 度 和 原 副 边 有 效 值 电 流 求 线 径 第 五 步 : 计 算 铜 损 和 铁 损 是 否 满 足 要 求, 也 就 是 允 许 损 耗 和 温 升

6 第 六 步 : 校 准 计 算 参 数, 避 免 磁 饱 和 现 象 发 生 单 端 正 激 式 变 压 器 的 计 算 步 骤 大 致 为 上 述 步 骤 该 计 算 步 骤 是 我 参 考 了 刘 胜 利 老 师 的 计 算 方 法, 张 占 松 老 师 书 籍 中 介 绍 的 计 算 方 法 以 及 电 子 变 压 器 手 册 中 的 计 算 方 法 总 结 的 第 一 步 : 计 算 变 压 器 的 视 在 功 率, 根 据 视 在 功 率 选 择 磁 芯 材 料, 主 要 通 过 查 找 磁 材 规 格 手 册 获 得 磁 材 的 特 性 参 数 初 步 采 用 磁 芯 为 EE 型 磁 性, 视 在 功 率 Pt=Po*(1/η+ 2), 其 中 η 为 变 压 器 的 传 输 效 率, 我 定 为 90% 电 源 的 输 出 电 压 为 ±100V, 输 出 电 流 为 1A, 则 输 出 功 率 Po=200W, 计 算 视 在 功 率 Pt=200*(1/ )= 274W 该 公 式 取 自 张 占 松 老 师 的 < 开 关 电 源 的 原 理 与 设 计 > 中 近 照 图 : 今 天 讲 完 了 变 压 器 计 算 的 第 一 步 为 了 查 找 公 式 的 出 处 翻 了 N 本 书 籍 下 一 步 就 是 根 据 视 在 功 率 确 定 磁 芯 尺 寸, 这 一 步 我 准 备 继 续 努 力 查 找 资 料, 小 心 求 证 呵 呵, 今 天 就 先 到 这 里, 累 了, 洗 洗 睡 了 这 篇 帖 子 刚 开 始 准 备 写 的 简 单 一 点, 但 是 这 样 对 于 初 学 者 来 说 没 有 多 少 帮 助 由 于 我 是 工 程 师 这 个 活 动 周 期 比 较 长, 另 外 就 是 想 提 高 自 己 的 技 术 能 力, 所 以 我 讲 的 比 较 详 细 了 一 点, 主 要 是 晚 上 抽 业 余 时 间 整 理 发 帖, 希 望 大 家 多 多 支 持, 有 错 误 或 者 是 讲 的 模 棱 两 可 的 地 方 希 望 群 里 的 高 人 能 及 时 指 出 来 书 接 上 回, 视 在 功 率 算 出 来 后, 接 着 就 是 查 找 磁 芯 尺 寸 与 功 率 对 照 表, 采 用 EE 型 磁 芯, 视 在 功 率 Pt 为 274W, 工 作 频 率 暂 定 为 100kHz, 需 采 用 磁 芯 型 号 为 EE42/42/15, 其 中 第 一 个 42 是 磁 芯 长 度, 第 二 个 42 是 厚 度,15 是 中 心 宽 度 查 找 磁 芯 参 数 手 册 以 TDK 的 磁

7 芯 手 册 为 例, 单 位 为 (mm^2) 上 述 参 数 表 中 Ae=178mm^2,Aw=275mm^2, 则 Ap=(Pt*10^6)/(2*η*f*Bm*δ *Km*Kc), 其 中 Bm 为 磁 芯 工 作 磁 感 应 强 度, 单 位 G,δ 为 线 圈 导 线 电 流 密 度, 通 常 取 δ =2-3(A/mm^2),η 为 变 压 器 效 率, 通 常 取 ,Km 为 窗 口 填 充 系 数, 一 般 取 , Kc 为 磁 芯 填 充 系 数, 对 于 铁 氧 体 取 Kc=1, 计 算 得 Ap=0.74cm^4 AP 法 的 计 算 方 法, 我 还 是 小 心 求 证, 最 后 我 自 己 也 糊 涂 了 在 不 同 的 作 者 写 的 书 籍 中, 公 式 竟 然 都 不 一 样 首 先 是 张 占 松 老 师 的 计 算 公 式 : 接 着 是 刘 胜 利 老 师 的 书 籍 的 AP 法 :

8 接 着 是 赵 修 科 老 师 的 AP 法 : 上 述 几 个 老 师 的 AP 法, 我 采 用 的 是 刘 胜 利 老 师 的 公 式, 我 自 己 验 证 过 不 过 我 一 直 有 一 个 疑 问, 就 是 AP=Aw*Ae=(Pt*10^6)/(2*η*f*B^m*δ*K^m*K^c), 查 找 手 册 获 知 Aw 和 Ae 的 参 数 为 什 么 不 直 接 用 Aw*Ae, 却 使 用 (Pt*10^6)/(2*η*f*B^m*δ*K^m*K^c) 公 式 计 算 呢 查 找 了 很 多 资 料, 大 致 意 思 是 Aw*Ae 是 用 于 估 算 所 选 变 压 器 的 功 率 容 量, 乘 积 越 大 越 好 至 于 好 在 哪 里 都 是 一 带 而 过, 不 知 道 大 家 能 不 能 指 点 指 点 另 外 需 要 补 充 一 点, 在 今 天 的 讲 解 中 我 花 的 时 间 比 较 多 的 另 一 个 参 数 是 Ae 参 数, 也 就 是 磁 芯 有 效 截 面 积 我 想 了 解 一 下 什 么 是 Ae 在 磁 芯 实 物 中 具 体 指 哪 一 部 分 张 占 松 老 师 书 籍 中 提 到 了 一 下 :

9 Ae 具 体 指 磁 芯 哪 一 部 分, 写 的 比 较 详 细 的 是 < 变 压 器 与 电 感 器 设 计 > 一 书 大 家 可 以 翻 阅, 不 过 Ae 在 该 书 中 采 用 Ac 表 示, 大 家 需 要 注 意 虽 然 这 项 参 数 在 技 术 手 册 中 可 以 直 接 获 得, 但 是 我 想 了 解 一 下 如 何 计 算 于 是 又 将 身 边 的 书 籍 翻 了 一 遍, 竟 然 只 有 < 电 子 变 压 器 手 册 > 这 本 书 中 提 及 了, 其 余 书 籍 竟 然 都 没 有 提 及 后 来 查 阅 网 络 找 到 一 篇 文 档, 有 详 细 的 计 算 公 式, 名 称 为 磁 性 零 件 有 效 参 数 计 算, 有 需 要 的 朋 友 可 以 在 我 帖 子 中 下 载 今 天 就 讲 到 这 里, 此 时 我 已 经 花 了 差 不 多 3 个 多 小 时 查 找 该 计 算 公 式 高 手 们 看 到 我 的 困 惑, 如 果 有 理 论 比 较 牛 的, 并 且 已 经 实 物 论 证 过 的, 不 妨 指 导 指 导 补 充 网 友 的 回 复 : 你 理 解 错 了,AP=(Pt*10^6)/(2*η*f*B^m*δ*K^m*K^c) 是 我 们 计 算 出 来 的 估 值,AP=AW*AE 是 查 表 出 来 的 AP 值, 然 后 我 们 要 用 我 们 估 算 的 值 与 查 表 的 值 对 比 选 磁 芯, 而 且 你 的 公 式 太 复 杂 了, 至 于 对 不 对, 我 就 没 认 证 过, 这 些 公 式 都 是 专 家 的 经 验 公 式, 所 以 每 个 人 都 不 一 样, 看 的 书 多 了 也 是 糊 涂, 最 好 是 验 证 一 个 公 式 好 用 就 一 直 用, 不 要 朝 三 暮 四 的 我 的 回 复 : 该 公 式 AP=(Pt*10^6)/(2*η*f*B^m*δ*K^m*K^c) 是 采 用 的 刘 胜 利 老 师 书 籍 中 的 公 式, 我 已 经 验 证 过 是 没 有 问 题 的 上 文 中 我 已 经 说 明 我 这 样 写 主 要 是 为 了 供 大 家 参 考, 如 果 大 家 针 对 其 他 老 师 的 公 式 验 证 过 的, 那 不 就 多 了 一 种 选 择 吗? 另 外 Ap=Aw*Ae 这 个 计 算 值 与 上 文 中 AP=(Pt*10^6)/(2*η*f*B^m*δ*K^m*K^c) 计 算 值 进 行 对 比, 前 者 大 于 后 者 则 可 以 使 用 该 磁 芯 不 过 由 于 很 多 书 籍 都 是 直 接 写 Ap=Aw*Ae=(Pt*10^6)/(2*η *f*b^m*δ*k^m*k^c) 这 样 初 学 者 容 易 理 解 有 偏 差, 应 该 改 为 (Ap 估 算 值 =Aw*Ae)>(Ap 实 际 值 =(Pt*10^6)/(2*η*f*B^m*δ*K^m*K^c)), 则 该 磁 芯 可 以 选 择

10 昨 晚 刚 开 始 准 备 继 续 讲 解 变 压 器 设 计 第 三 步 : 计 算 原 副 边 匝 数, 后 来 感 觉 这 段 时 间 一 直 忙 着 学 习, 没 有 怎 么 陪 陪 老 婆 以 及 父 母, 于 是 和 家 人 聊 了 很 长 时 间 今 晚 继 续 更 新, 大 家 的 提 问 以 及 质 疑 声 是 我 前 行 的 动 力 今 天 继 续, 第 三 步 : 计 算 原 副 边 匝 数 首 先 确 定 工 作 频 率, 目 前 工 作 频 率 定 为 100kHz, 则 工 作 周 期 T=1/(100*1000)Hz= s=10us, 取 最 大 导 通 时 间 Ton=5us=5*10^-6s( 通 常 Ton 定 为 0.4T),Np=((Vin*Ton)/(Ae*Bw)) *10^8,Np 为 原 边 匝 数,Vin 为 原 边 最 小 直 流 输 入 电 压,Ton 为 功 率 管 导 通 时 间,Ae 为 磁 芯 有 效 截 面 积, 单 位 cm^2,bw 为 工 作 磁 通 密 度, 单 位 Gs 假 设 交 流 输 入 电 压 为 85V-265V, 取 最 低 输 入 电 压 85V 经 过 整 流 滤 波 后, 直 流 输 入 电 压 Vin=85*1.414=121V, 由 查 表 得 Ae=178mm^2=1.78cm^2,Bw=( ) B, B=Bs-Br=(450-65)mT=385mT=3850Gs(Bs 与 Br 参 数 取 自 65 ), 则 Bw=0.5*3850=1925Gs 这 里 需 要 解 释 一 下 上 述 参 数,Bw 为 工 作 磁 通 密 度, B 为 变 化 磁 通 密 度,Bs 为 饱 和 磁 通 密 度,Br 为 剩 余 磁 通 密 度 上 述 Bs 与 Br 的 磁 通 特 性 取 自 于 TDK 公 司 的 PC40 磁 材 的 磁 通 特 性 上 述 磁 通 特 性 的 测 试 温 度 为 65, 下 图 为 PC40 磁 材 特 性 : 计 算 Np=18 匝, 这 是 我 的 计 算 值 不 过 这 里 出 了 问 题, 我 现 在 计 算 的 Np 与 我 实 际 的 匝 数 有 偏 差, 而 且 偏 差 还 不 小 我 翻 阅 了 很 多 手 边 的 书 籍 发 现 一 个 问 题, 就 是 Bw 这 个 参 数 所 有 的 书 上 取 得 都 比 较 保 守 开 关 电 源 设 计 一 书 中 Bw 取 得 1600G, 刘 胜 利 老 师 现 代 高 频 开 关 电 源 实 用 技 术 一 书 中 取 得 是 1500G 在 变 压 器 与 电 感 器 设 计 一 书 中 取 的 是 1000G 大 师 们 都 取 得 比 较 保 守, 再 加 上 我 计 算 的 匝 数 与 实 际 值 偏 差 太 大 我 重 新 将 Bw 设 定 为 1200G, 则 Np=28T 该 计 算 值 与 实 际 参 数 相 差 4 圈, 感 觉 相 对 这 一 次 的 计 算 值 还 是 比 较 符 合 实 际 我 把 几 位 作 者 的 计 算 公 式 贴 出 来 供 大 家 参 考 张 占 松 老 师 的 计 算 法 :

11 刘 胜 利 老 师 的 计 算 法 : 开 关 电 源 设 计 一 书 中 的 计 算 法 : 变 压 器 与 电 感 器 设 计 手 册 一 书 中 计 算 法 :

12 上 述 计 算 公 式 真 正 需 要 注 意 的 有 三 个 方 面, 第 一 是 单 位, 虽 然 不 同 作 者 的 公 式 貌 似 偏 差 很 大 其 实 有 一 些 是 参 数 单 位 的 使 用 不 同 导 致 的 其 次 是 输 入 电 压 的 取 值, 需 要 取 最 低 输 入 直 流 电 压 最 后 就 工 作 磁 通 密 度 的 取 值, 这 里 我 一 直 有 疑 问 不 知 道 有 没 有 人 能 解 释 一 下, 谢 谢 今 天 就 将 这 里, 我 们 再 会 一 看 时 间 都 已 经 10 点 40 了, 洗 洗 睡 觉 之 前 给 大 家 看 看 我 查 找 资 料, 论 证 公 式 的 书 桌 : 今 天 继 续, 接 着 就 是 计 算 次 级 线 圈 匝 数 根 据 公 式 Vo={(Vdc-1)*(Ns/Np)-Vd}*((Ton*0.8)/T), 这 里 Vo 为 次 级 输 出 电 压,Vdc 为 初 级 整 流 之 后 的 最 小 直 流 电 压,Ns 为 次 级 匝 数,Np 为 初 级 匝 数,Vd 为 整 流 二 极 管 的 导 通 电 压,Ton 为 最 大 导 通 时 间,T 为 工 作 周 期 因 为 输 出 为 ±100V,Vdc=121V,Np= 28T,Vd=0.3V, Ton=5us,T=10us, 则 Vo(+100V)={(121-1)*(Ns/Np)-Vd}*((5*0.8)/10), 推 出 Ns=58T 同 样 次 级 -100V, 匝 数 为 58T 不 过 与 次 级 +100V 输 出 方 向 相 反 该 公 式 取 自 < 开 关 电 源 设 计 > 第 二 版

13 网 友 纠 错 : 这 个 整 流 的 图 能 用 么? 我 的 回 答 : 楼 主 提 的 是, 呵 呵, 我 只 顾 着 讲 解, 上 述 最 下 面 那 个 管 子 应 该 去 掉 开 关 电 源 设 计 这 本 书 竟 然 也 有 这 么 低 级 的 错 误, 我 疏 忽 了 谢 谢 楼 主 的 提 醒, 同 时 也 很 感 谢 楼 主 这 么 有 耐 心 去 看 我 的 帖 子 后 续 如 果 发 现 有 其 他 问 题, 希 望 能 及 时 指 出 来 次 级 的 匝 数 已 经 计 算 出 来, 按 照 我 一 贯 的 风 格 那 就 是 必 须 要 对 比 几 家 的 计 算 公 式 有 何 差 别 接 着 次 级 的 计 算 公 式 来 自 于 精 通 开 关 电 源 设 计 一 书, 该 方 法 理 解 比 较 容 易, 而 且 是 常 规 的 计 算 方 法

14 接 着 该 公 式 取 自 张 兴 柱 老 师 开 关 电 源 功 率 变 换 器 拓 扑 与 设 计 一 书, 他 计 算 次 级 的 方 法 和 我 计 算 初 级 的 方 法 其 实 是 一 样 的 不 过 他 是 先 计 算 次 级 再 计 算 初 级 的, 计 算 公 式 其 实 大 同 小 异 把 他 的 计 算 方 法 贴 出 来 工 供 大 家 参 考 接 下 来 的 次 级 计 算 方 法 取 自 电 子 变 压 器 设 计 手 册, 该 公 式 的 计 算 方 法 和 上 述 几 种 计 算 方 法 其 实 都 是 一 样 的 不 过 为 了 供 大 家 参 考, 我 也 把 它 贴 出 来, 它 是 根 据 初 级 推 出 次 级 的 接 下 来 该 公 式 取 自 变 压 器 与 电 感 器 设 计 ( 第 三 版 ), 该 公 式 和 上 面 的 公 式 几 乎 是 一 样 的

15 给 大 家 瞧 瞧 大 家 可 以 对 比 一 下 该 公 式 和 上 述 几 种 公 式, 看 看 异 同 最 后 该 公 式 取 自 张 占 松 老 师 的 开 关 电 源 的 原 理 与 设 计 一 书, 该 公 式 的 计 算 相 对 考 虑 的 参 数 多 了 一 点, 供 大 家 参 考

16 变 压 器 次 级 的 计 算 公 式, 第 一 个 我 已 经 验 证 过 没 有 什 么 问 题 后 面 的 公 式 贴 出 来 给 大 家 目 的 有 三 个, 一 个 是 供 大 家 参 考, 第 二 个 也 是 为 了 将 不 同 作 者 的 计 算 公 式 进 行 对 比 找 出 差 异, 第 三 个 当 然 是 为 了 考 证 看 看 有 没 有 哪 个 作 者 的 书 籍 有 水 分 手 边 开 关 电 源 的 书 籍 有 很 多, 第 一 次 如 此 详 细 的 针 对 每 一 个 计 算 公 式 进 行 求 证, 工 作 量 比 较 大, 不 过 乐 在 其 中 希 望 对 后 来 者 有 所 帮 助, 同 时 有 网 友 提 议 整 理 成 PDF 的 版 本 方 便 阅 读, 我 准 备 将 该 电 源 项 目 讲 解 完 成 后 整 理 成 PDF 的 文 档 供 大 家 参 考 学 习 下 一 步 是 根 据 电 流 密 度 和 原 副 边 有 效 值 电 流 求 线 径, 准 备 先 梳 理 梳 理, 过 几 天 将 该 计 算 方 法 贴 出 来 供 大 家 参 考 学 习 我 自 己 其 实 准 备 等 该 正 激 式 电 源 讲 解 好 后, 再 将 半 桥 和 全 桥 的 计 算 方 法 贴 出 来 目 前 做 的 是 电 镀 电 源, 这 玩 意 都 是 大 功 率 电 源, 真 正 用 的 多 的 拓 扑 结 构 其 实 是 半 桥 和 全 桥, 后 续 准 备 重 开 一 贴 把 半 桥 和 全 桥 的 计 算 方 法 梳 理 梳 理 书 接 上 回, 今 天 需 要 做 的 事 情 是 根 据 电 流 密 度 和 原 副 边 有 效 值 电 流 求 线 径 目 前 查 找 了 几 本 书, 感 觉 真 正 讲 的 清 楚 而 且 公 式 比 较 简 单 同 时 得 到 验 证 的 是 变 压 器 与 电 感 器 设 计 手 册 ( 第 三 版 ) 一 书 首 先 是 计 算 次 级 电 流 有 效 值 Is=Io/( 2) 因 为 输 出 电 流 为 1A, 则 次 级 电 流 有 效 值 Is=1/1.414=0.71A, 初 级 电 流 Ip= Is/(Np/Ns)=0.71/(28/58) =1.42A 接 着 计 算 初 级 和 次 级 导 线 裸 面 积 Awp=Ip/2=1.42/2=0.71(mm^2), Aws=Is/J(cm^2)=0.71/2=0.355(mm^2) 最 后 计 算 初 级 和 次 级 需 要 导 线 的 股 数 NPs 和 NSs 初 级 选 择 线 径 为 0.630mm 的 线 径, 查 表 得 该 型 号 导 线 的 截 面 积 为 mm^2, 则 NPs=Awp/0.3117=0.71/0.3117=2.27, 初 级 采 用 该 型 号 线 三 股 并 绕 次 级 这 里 选 择 线 径 为 0.425mm 的 导 线, 查 表 得 该 规 格 的 导 线 的 截 面 积 为 mm^2, 则 NSs=Aws/0.1419=2.5, 次 级 采 用 三 股 线 绕 制 这 里 需 要 补 充 一 下 电 流 密 度 的 取 值, 该 电 流 密 度 的 取 值 是 一 个 经 验 值 电 源 变 压 器 电 流 密 度 取 2 至 4(A/mm^2), 因 为 电 源 变 压 器 长 时 间 工 作, 同 时 考 虑 趋 肤 效 应, 所 以 电 流 密 度 取 小 一 些 音 频 变 压 器 电 流 密 度 取 4-5((A/mm^2)) 如 果 电 源 本 身 散 热 条 件 比 较 差 或 者 工 作 环 境 本 身 温 度 较 高, 漆 包 线 的 电 流 密 度 应 取 的 比 较 保 守 一 点, 通 常 取 1.8 至 2A/mm^2( 线 径 ) 如 果 变 压 器 连 续 工 作 负 载 电 流 基 本 不 变, 但 本 身 散 热 条 件 较 好 再 加 上 环 境 温 度 又 不 高, 这 样 的 变 压 器 电 流 密 度 可 以 取 2.5 至 3A/mm^2( 线 径 ) 若 变 压 器 工 作 电 流 只 有 最 大 工 作 电 流 的 1/2, 这 样 的 漆 包 线 取 电 流 密 度 3 至 3.5A/mm^2( 线 径 ) 音 频 变 压 器 因 为 不 需 要 长 时 间 工 作, 所 以 漆 包 线 电 流 密 度 可 取 3.5 至 4A/mm^2( 线 径 ) 这 种 电 流 密 度 的 取 值 既 可 保 证 质 量 又 可 大 大 降 低 变 压 器 成 本 老 规 矩 我 将 引 用 的 公 式 出 处 贴 出 来 供 大 家 参 考 首 先 上 述 我 采 用 的 计 算 公 式 是 取 自 变 压 器 与 电 感 器 设 计 ( 第 三 版 ) 一 书

17 接 下 来 该 公 式 取 自 张 兴 柱 老 师 写 的 那 本 开 关 电 源 功 率 变 换 器 拓 扑 与 设 计, 该 公 式 理 解 比 较 简 单, 和 上 述 计 算 公 式 大 同 小 异

18 常 用 铜 漆 包 线 规 格 及 参 数 表 这 是 我 使 用 的 漆 包 线 规 格 书 ( 有 需 要 的 到 我 帖 子 中 下 载 ) 上 传 给 大 家 供 大 家 参 考 使 用 该 规 格 书 比 较 老, 不 过 我 感 觉 还 是 比 较 实 用 的 今 天 的 讲 解 就 到 这 里 话 说 这 会 又 已 经 快 十 点 多 了, 由 于 白 天 上 班 比 较 累, 调 试 电 源, 调 试 软 件, 绕 制 变 压 器 晚 上 吃 过 饭 整 理 完 这 些 东 西 已 经 有 点 头 昏 眼 花 的 了, 希 望 大 家 能 多 多 支 持, 你 们 的 指 正 以 及 质 疑, 包 括 心 得 体 会 是 我 前 行 的 动 力 努 力, 坚 持! 今 天 继 续, 今 天 需 要 讲 解 的 是 第 五 步, 计 算 铜 损 和 铁 损 是 否 满 足 要 求, 也 就 是 允 许 损 耗 和 温 升 把 手 头 上 开 关 电 源 的 书 籍 都 翻 了 一 遍, 感 觉 真 正 写 的 好 的 通 俗 易 懂 的 关 于 损 耗 的 计 算 的 书 籍 还 是 变 压 器 与 电 感 器 设 计 手 册 ( 第 三 版 ) 计 算 方 法 如 下, 首 先 是 根 据 变 压 器 使 用 的 铜 线 规 格, 查 找 漆 包 线 规 格 书 得 到 直 流 电 阻 标 称 值 初 级 使 用 的 漆 包 线 规 格 为 0.630mm 线 径, 次 级 使 用 的 漆 包 线 规 格 为 0.425mm 接 着 计 算 初 级 绕 组 每 厘 米 微 欧 数, 查 表 得 初 级 直 流 电 阻 为 54.84Ω/km, 转 换 为 每 厘 米 微 欧 数 等 于 548.4uΩ/cm 根 据 公 式 Rp1=( 每 厘 米 微 欧 数 )/Nsp=548.4/3=182.8, 其 中 Rp1 为 初 级 每 厘 米 微 欧 数,Nsp 为 初 级 绕 组 导 线 股 数, 初 级 绕 组 电 阻 Rp 总 =MLT*Np*Rp1*10^-6=3*28*182.8*10^-6= Ω, 其 中 MLT 为 平 均 匝 长 ( 单 位 cm) 最 后 计 算 初 级 绕 组 铜 损 Pp=Iprms^2*Rp 总 (W)=1.42^2*0.0154=0.0311W, 其 中 Iprms 为 初 级 电 流 有 效 值 同 理 计 算 次 级 绕 组 铜 损 为 Ps=0.0699W 这 里 把 所 查 资 料 贴 出 来 首 先 是 漆 包 线 规 格 书

19 初 级 线 径 次 级 线 径 接 着 是 MLT 的 计 算 方 法 也 就 是 平 均 匝 长 的 计 算 计 算 方 法 为 测 量 选 定 磁 芯 骨 架 尺 寸, 绕 组 最 里 面 一 层 一 匝 长 度 与 最 外 面 一 层 一 匝 长 度 的 差 值 再 取 平 均 值 就 可 以 了 方 法 如 下, 所 选 磁 芯 型 号 为 PC40EE42/42/15-Z, 配 套 的 骨 架 为 查 表 得 E 和 D 的 尺 寸 分 别 为 29.5mm 及 11.95mm, 则 最 外 层 匝 长 为 π E=3.14*29.5=92.63mm, 最 内 层 匝 长 为 3.14*11.95=37.523mm, 则 MLT=( )/2=27.6mm 因 为 MLT 通 常 取 得 是 近 似 值, 则 取 30mm=3cm 变 压 器 与 电 感 器 设 计 手 册 ( 第 三 版 ) 计 算 公 式 如 下, 因 为 以 前 我 基 本 没 有 怎 么 算 过 铜 损 和 铁 损, 只 是 通 过 自 己 的 实 践 验 证 如 果 变 压 器 不 发 烫 或 者 温 度 不 高 于 70, 我 就 认 为 变 压 器 是 合 格 的, 所 以 上 述 公 式 没 有 验 证 过, 有 验 证 过 的 兄 弟 可 以 说 一 说, 上 图

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21 张 占 松 老 师 的 书 籍 中 也 提 到 了 铜 损 的 计 算, 把 他 的 计 算 方 法 贴 出 来 供 大 家 参 考 张 兴 柱 老 师 的 书 籍 中 关 于 铜 损 铁 损 的 计 算 只 是 提 了 一 下, 告 诉 我 们 一 个 思 路, 贴 出 来 电 子 变 压 器 手 册 中 也 提 到 如 何 计 算 铜 损 和 铁 损, 因 为 感 觉 他 的 公 式 比 较 复 杂, 所 以 最 开 始 没 有 采 用 他 的 公 式, 贴 出 来 供 大 家 参 考

22 在 精 通 开 关 电 源 设 计 ( 第 一 版 ) 一 书 中 也 讲 到 了 铜 损 和 铁 损 的 计 算, 不 过 感 觉 比 较 复 杂, 不 直 观, 所 以 没 有 采 用 如 果 大 家 有 兴 趣 可 以 查 看 一 下 因 为 版 面 比 较 大, 就 不 截 图 了, 页 码 为 P116 页 赵 修 科 老 师 的 书 籍 实 用 电 源 手 册 -- 磁 性 元 器 件 分 册 中 也 讲 解 到 了 温 升 和 损 耗 的 问 题, 手 边 有 纸 质 版 的 书 籍, 但 是 电 子 版 的 书 籍 找 了 好 几 个 版 本, 发 现 都 不 全, 所 以 没 有 办 法 截 图 给 大 家 参 考, 把 页 码 贴 出 来 给 大 家 P103 今 天 的 讲 解 就 到 此 为 止 在 上 述 的 计 算 公 式 中 我 没 有 使 用 精 通 开 关 电 源 设 计 一 书 中 趋 肤 深 度 的 计 算 方 法 因 为 计 算 公 式 相 对 比 较 繁 琐, 同 时 为 了 便 于 大 家 的 理 解, 但 是 高 频 开 关 电 源 变 压 器 的 设 计 中 需 要 考 虑 趋 肤 效 应 和 邻 近 效 应 这 两 个 概 念 在 这 里 我 就 不 讲 了, 大 家 百 度 一 下, 看 看 到 底 是 什 么 意 思 每 次 验 证 开 关 电 源 的 计 算 公 式 时, 就 感 觉 时 间 好 快, 不 知 不 觉 坐 在 书 桌 前 又 三 个 小 时 了 明 天 的 任 务 是 计 算 铁 损, 需 要 好 好 准 备 准 备, 把 资 料 查 的 充 足 一 点 菜 鸟 们 大 虾 们, 我 们 明 天 见 书 接 上 回, 今 天 需 要 计 算 的 是 铁 芯 损 耗 为 了 查 找 可 靠 的 计 算 公 式, 花 了 一 点 时 间 查 找 公 式 并 对 比 验 证 目 前 计 算 铁 损 公 式 采 用 的 张 占 松 老 师 书 籍 中 的 公 式 Pfe=Pv*Ve, 其 中 Pfe 为 铁 芯 损 耗, 单 位 为 W,Pv 为 单 位 铁 损, 单 位 (W/cm^3),Ve 为 铁 芯 损 耗, 单 位 (cm^3) 在 真 正 计 算 之 前 先 给 大 家 补 充 一 下 概 念, 什 么 叫 做 铁 损 在 张 占 松 老 师 的 书 籍 中 解 释 为 在 选 定 磁 感 应 强 度 下 单 位 体 积 的 铁 损 与 铁 芯 体 积 的 乘 积 有 了 这 个 概 念 则 上 述 铁 损 的 计 算 公 式 就 好 理 解 了 在 我 设 计 的 这 个 项 目 中 磁 材 选 择 为 PC40, 变 化 的 磁 通 量 取 值 为 B=0.12 至 0.385T, 取 B 为 0.2T, 工 作 频 率 为 100kHz 查 找 技 术 手 册 ( 参 考 TDK 的 磁 芯 手 册 ) 得 单 位 体 积 铁 损 为 120kW/m^3=0.12W/cm^3 磁 芯 型 号 为 EE42/42/15, 该 铁 芯 的 体 积 Ve 为 17400mm^3=17.4cm^3 将 上 述 数 据 带 入 公 式, 计 算 铁 损 Pfe=0.12*17.4= 2.088W

23 查 磁 芯 手 册 得 知 该 磁 芯 能 承 受 的 最 大 铁 损 为 8W, 所 以 该 磁 芯 工 作 铁 损 没 有 超 过 其 最 大 承 受 范 围 完 全 能 够 正 常 工 作 现 将 查 找 的 磁 芯 参 数 贴 上 来, 供 大 家 使 用 首 先 是 单 位 铁 损 曲 线, 工 作 频 率 为 100kHz, 变 化 磁 通 为 0.2T 左 右, 则 单 位 磁 损 的 取 值 在 表 格 中 大 家 可 以 获 取, 该 值 是 一 个 大 概 值, 并 不 要 求 精 确, 我 取 120kW/m^3 接 着 是 磁 芯 的 尺 寸 以 及 电 气 参 数

24 我 使 用 的 磁 芯 参 数 是 TDK 的 技 术 手 册, 大 家 按 照 我 上 述 的 查 找 参 数 计 算 一 下 看 看 我 计 算 的 有 没 有 问 题 老 套 路, 我 将 引 用 的 公 式 贴 出 来, 该 公 式 出 自 张 占 松 老 师 的 开 关 电 源 的 原 理 与 设 计 一 书 磁 芯 损 耗 的 计 算 查 找 了 手 边 的 书 籍, 发 现 好 几 本 都 是 一 带 而 过, 真 正 讲 解 出 来 除 了 张 占 松 老 师 的 书 籍 外, 还 有 就 是 变 压 器 与 电 感 器 设 计 手 册 ( 第 三 版 ) 一 书 以 及 电 子 变 压 器 手 册 一 书 不 过 变 压 器 与 电 感 器 设 计 一 书 中 的 公 式 有 一 个 参 数 的 来 源 不 明, 所 以 没 有 采 用 另 一 个 是 < 电 子 变 压 器 手 册 > 一 书 中 有 一 个 参 数 我 不 知 道 怎 么 获 得, 所 以 也 没 有 采 用 不 多 说 了, 我 把 它 都 贴 出 来 让 广 大 的 网 友 看 看, 能 不 能 补 充 完 善 一 下 变 压 器 与 电 感 器 设 计 手 册 ( 第 三 版 ) 电 子 变 压 器 手 册 等 高 频 变 压 器 这 部 分 讲 解 完 成 后, 我 准 备 先 把 变 压 器 的 设 计 整 理 成 PDF 的 形 式 贴 出 来 供 大 家 参 考 主 要 是 因 为 帖 子 开 的 太 长 了, 有 网 友 觉 得 这 样 不 方 便 阅 读, 所 以 我 准 备 先 把 变 压

25 器 计 算 这 一 块 计 算 方 法 整 理 出 来, 后 续 的 电 源 管 理 芯 片, 功 率 管 讲 解 等 准 备 另 开 一 贴 继 续 讲 解 变 压 器 的 计 算 部 分 在 铜 损 和 铁 损 部 分 因 为 以 前 没 有 真 正 计 算 过, 所 以 没 有 真 正 验 证 过, 可 能 在 公 式 的 选 取 以 及 计 算 上 会 有 出 入, 大 家 看 到 错 误 请 及 时 指 正 还 是 那 句 话 你 们 的 质 疑 声, 呼 喊 声 乃 至 心 得 体 会 是 我 前 行 的 动 力 明 天 休 息, 所 以 今 晚 准 备 自 己 加 点 班 再 多 写 一 点 接 着 是 根 据 变 压 器 的 损 耗 计 算 温 升 首 先 计 算 变 压 器 总 损 耗 Pz=Pcu+Pfe=Pp+Ps+Pfe, 其 中 Pz 为 变 压 器 总 损 耗,Pp 为 初 级 铜 损,Ps 为 次 级 铜 损,Pfe 为 铁 损 由 上 文 可 知 Pp 为 W,Ps 为 W,Pfe 为 2.088W, 则 Pz=2.189W 变 压 器 这 最 后 一 步 确 实 有 点 拦 住 我 了, 查 了 很 多 的 资 料, 基 本 都 没 有 把 计 算 的 方 法 说 的 透 彻 计 算 的 方 法 虽 然 贴 出 来 了, 但 是 计 算 中 使 用 的 参 数 却 不 知 道 是 怎 么 来 的 后 来 只 好 用 最 原 始 的 办 法 查 找 TDK 的 技 术 手 册, 针 对 我 使 用 的 磁 芯 型 号 查 找 它 的 工 作 温 升 来 确 定 问 题 才 得 以 解 决 先 将 查 找 获 得 数 据 贴 出 来

26 针 对 上 图 解 释 一 下, 上 文 中 第 一 幅 图 主 要 是 讲 解 了 我 所 采 用 的 磁 芯 的 机 械 尺 寸 以 及 电 磁 特 性 第 二 幅 图 才 是 重 点, 因 为 我 计 算 出 来 的 总 损 耗 为 2.189W 在 第 二 幅 图 中 大 家 可 以 看 到 当 总 损 耗 为 3W 时, 变 压 器 的 变 化 温 升 不 过 才 40 远 小 于 我 自 己 定 义 的 变 压 器 极 限 工 作 温 升 65~70, 所 以 总 损 耗 的 温 升 完 全 可 以 满 足 我 变 压 器 的 正 常 工 作 温 升 范 围 下 面 我 将 几 本 书 中 讲 解 到 的 关 于 变 压 器 温 升 的 计 算 方 法 贴 出 来 供 大 家 参 考 首 先 是 开 关 电 源 的 原 理 与 设 计 一 书

27 其 次 是 变 压 器 与 电 感 器 设 计 手 册 中 的 计 算 公 式 最 后 是 电 子 变 压 器 手 册 一 书 中 的 计 算 公 式 以 及 提 到 的 温 升 参 数 表

28 第 六 步 关 于 参 数 校 准, 其 实 主 要 是 针 对 初 次 级 匝 数 的 计 算 的 校 准 因 为 初 级 计 算 完 成 后 根 据 初 级 计 算 次 级, 可 能 次 级 计 算 下 来 不 是 整 数 需 要 重 新 根 据 次 级 的 计 算 值 再 计 算 一 下 初 级 使 初 级 匝 数 也 为 整 数 在 上 文 中 关 于 初 次 级 的 计 算 中 我 已 经 讲 解 到 了 关 于 该 参 数 的 校 准 在 开 关 电 源 的 原 理 与 设 计 一 书 中 讲 解 的 比 较 详 细, 我 贴 出 来 给 大 家 看 看

29 至 此 单 端 双 管 正 激 式 开 关 电 源 变 压 器 的 计 算 已 经 结 束 下 一 步 我 会 按 照 我 最 开 始 的 计 划, 讲 解 电 源 管 理 芯 片 TL494 在 讲 解 TL494 之 前 我 会 把 高 频 变 压 器 的 讲 解 整 理 为 PDF 文 档 供 大 家 参 考 学 习 今 天 就 到 这 里 吧, 准 备 休 整 几 天 把 乐 工 的 数 控 电 源 好 好 梳 理 梳 理, 等 休 整 结 束 了 我 准 备 给 大 家 讲 解 TL494 的 原 理 以 及 使 用 方 法 努 力, 奋 斗!