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開關(guān)電源設(shè)計必看!盤點電源設(shè)計中最常用的計算公式

發(fā)布時間:2013-10-30 責(zé)任編輯:eliane

【導(dǎo)讀】對于電源設(shè)計工程師而言,熟練掌握計算公式是必不可少的,在電源圈中流傳著這么一句話,世界上最遙遠(yuǎn)的距離不是語言差異無法溝通,而是公式擺在面前卻不會運用。因此,小編為大家盤點了在電源設(shè)計中最常用的一些計算公式并進行講解,希望對大家有所幫助。

MOSFET開關(guān)管工作的最大占空比Dmax:
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式中:Vor為副邊折射到原邊的反射電壓,當(dāng)輸入為AC220V時反射電壓為135V;VminDC為整流后的最低直流電壓;VDS為MOSFET功率管導(dǎo)通時D與S極間電壓,一般取10V。

變壓器原邊繞組電流峰值IPK為:
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式中:η為變壓器的轉(zhuǎn)換效率;Po為輸出額定功率,單位為W。

變壓器原邊電感量LP:
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式中:Ts為開關(guān)管的周期(s);LP單位為H。

變壓器的氣隙lg:
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式中:Ae為磁芯的有效截面積(cm2);△B為磁芯工作磁感應(yīng)強度變化值(T);Lp單位取H,IPK單位取A,lg單位為mm。
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變壓器磁芯:

反激式變換器功率通常較小,一般選用鐵氧體磁芯作為變壓器磁芯,其功率容量AP為
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式中:AQ為磁芯窗口面積,單位為cm2;Ae為磁芯的有效截面積,單位為cm2;Po是變壓器的標(biāo)稱輸出功率,單位為W;fs為開關(guān)管的開關(guān)頻率;Bm為磁芯最大磁感應(yīng)強度,單位為T;δ為線圈導(dǎo)線的電流密度,通常取200~300A/cm2,η是變壓器的轉(zhuǎn)換效率;Km為窗口填充系數(shù),一般為0.2~0.4;KC為磁芯的填充系數(shù),對于鐵氧體為1.0。

根據(jù)求得的AP值選擇余量稍大的磁芯,一般盡量選擇窗口長寬之比較大的磁芯,這樣磁芯的窗口有效使用系數(shù)較高,同時可以減少漏感。

變壓器原邊匝數(shù)NP:
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式中:△B為磁芯工作磁感應(yīng)強度變化值(T),Ae單位為cm2,Ts單位為s。

變壓器副邊匝數(shù)Ns:
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式中:VD為變壓器二次側(cè)整流二極管導(dǎo)通的正向壓降。

功率開關(guān)管的選擇:

開關(guān)管的最小電壓應(yīng)力UDS:
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一般選擇DS間擊穿電壓應(yīng)比式(9)計算值稍大的MOSFET功率管。
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繞組電阻值R:
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式中:MUT為平均每匝導(dǎo)線長度(cm);N為導(dǎo)線匝數(shù);

為20℃時導(dǎo)線每cm的電阻值(μΩ)。

繞組銅耗PCU為:

原、副邊繞組電阻值可通過求繞組電阻值R的公式求出,當(dāng)求原邊繞組銅耗時,電流用原邊峰值電流IPK來計算;求副邊繞組銅耗時,電流用輸出電流Io來計算。
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磁芯損耗:

磁芯損耗取決于工作頻率、工作磁感應(yīng)強度、電路工作狀態(tài)和所選用的磁芯材料的性能。對于雙極性開關(guān)變壓器,磁芯損耗PC:
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式中:Pb為在工作頻率、工作磁感應(yīng)強度下單位質(zhì)量的磁芯損耗(W/kg);Gc為磁芯質(zhì)量(Kg)。

對于單極性開關(guān)變壓器,由于磁芯工作于磁滯回線的半?yún)^(qū),所以磁芯損耗約為雙極性開關(guān)變壓器的一半。變壓器總損耗為總銅耗與磁芯損耗之和。

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