常用開關(guān)電源是如何進(jìn)行設(shè)計(jì)的？11個(gè)公式給你答案
電源模塊的應(yīng)用在日常生活生產(chǎn)中有極為廣泛的運(yùn)用，那么對(duì)于電源模塊我們了解的有多少呢？今天能達(dá)電源專家為大家?guī)?lái)關(guān)于常用電源模塊開關(guān)設(shè)計(jì)原理公式：
MOSFET開關(guān)管工作的最大占空比Dmax：
式中：Vor為副邊折射到原邊的反射電壓，當(dāng)輸入為AC 220V時(shí)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(shí)D與S極間電壓，一般取10V。
變壓器原邊繞組電流峰值IPK為:
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:
式中：Ts為開關(guān)管的周期(s)；LP單位為H。
變壓器的氣隙lg:
式中：Ae為磁芯的有效截面積(cm2)；△B為磁芯工作磁感應(yīng)強(qiáng)度變化值(T)；Lp單位取H，IPK單位取A，lg單位為mm。
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
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(qiáng)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(duì)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(zhǎng)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(shí)可以減少漏感。
變壓器原邊匝數(shù)NP:
式中：△B為磁芯工作磁感應(yīng)強(qiáng)度變化值(T)，Ae單位為cm2，Ts單位為s。
變壓器副邊匝數(shù)Ns:
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
一般選擇DS間擊穿電壓應(yīng)比式(9)計(jì)算值稍大的MOSFET功率管。
繞組電阻值R：
式中：MUT為平均每匝導(dǎo)線長(zhǎng)度(cm)； N為導(dǎo)線匝數(shù)；
為20℃時(shí)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(guò)求繞組電阻值R的公式求出，當(dāng)求原邊繞組銅耗時(shí)，電流用原邊峰值電流IPK來(lái)計(jì)算;求副邊繞組銅耗時(shí)，電流用輸出電流Io來(lái)計(jì)算。
磁芯損耗
磁芯損耗取決于工作頻率、工作磁感應(yīng)強(qiáng)度、電路工作狀態(tài)和所選用的磁芯材料的性能。對(duì)于雙極性開關(guān)變壓器，磁芯損耗PC：
式中：Pb為在工作頻率、工作磁感應(yīng)強(qiáng)度下單位質(zhì)量的磁芯損耗(W/kg); Gc為磁芯質(zhì)量(Kg)。
對(duì)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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