1、Advanced Magnetics Technology 反激电源变压器的设计计算 田村 (中国 )上海技术研发中心 副所长 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 2016/3/12 邵革良 2016（格力）开关电源技术 培训 All rights are reserved by Tamura Corporation of China 反激开关电源基本原理和 电路拓扑 反激电源的 实质 Q1 驱动开通时 Np 储能充电 Q1 驱动 关断 时 Ns 放电输出 Q1 T1 Np Ns 反激电源的优点 结构简单低成本 小功率 200W 宽电压输入范围 易实现隔离输出 非
2、隔离方式 DC Boost PFC Conver ter 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 反 激开关电源基本原理和 电路拓扑 典型的反激开关电源原理图例 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 典型的反激开关电源原理 图例 （原边） 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 动态负载响应 0100% 85Vac 264Vac 纹波 负载 纹波 负载 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 典型的反激开关电源原理 图例 （副边） 反 激型开关 电源的工作模式 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 反激电源
3、 Flyback 正激电源 Forward 半桥电源 Half-bridge 全桥电源 Full-bridge 固定频率控制 Fixed Frequency 可变 频率控制 Variable Frequency 电流 连续模式 CCM 电流不连续模式 DCM 电流临界模式 CRM Driver Vds Ids Id 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 反 激型开关 电源的控制模式 跳 频工作 重载 轻载 极轻载 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 变压器设计计算方法的 掌握 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： C
4、CMDCM 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 Vin Vo Np Ns Naux T1 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 磁 的 基本理论 i V + - B Ae 安倍环路定律 N 法拉第电磁感应定律 磁通连续性定律 1 2 3 B H 0rH 定义 磁路欧姆定律 磁阻 R 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 伏秒数相等 Io Iripple Irms IP1 IP2 IP Vin Vo Np Ns T1 Id Ids Driver Vds Ids Id Io IDS1 IDS2 ID1 I
5、D2 变压器设计计算方法的 掌握 (固定频率 CCM) IP 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 变压器设计计算方法的 掌握 (固定频率 CCM) Vin Vo Np Ns T1 Fixed Frequency : fsw， T ； Duty： D Vin Ton = Vo Toff 伏秒数相等 TD)(1VTDV oin oinoVVVD Po/ = (Ids12 Ids22 ) LP fsw 储能原则 Id Ids Driver Vds Ids Id Io IDS1 IDS2 ID1 ID2 swpdsd s 2d s 1o fLI2 IIP Po = Vo Io L2Pf
6、I)I(Iposwdsd s 2d s 1 Ids = 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 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 原副边变比 选取方法 Np与磁芯的选取 4 . 8 6 2 5/NN3 7 3 . 3 V22 6 4V2 4 VV5 0 V ( s p ik e )5 4 0 V9 0 %6 0 0VV ( s p ik e )VV),V,V,f ( V/NN ( s p ik e )VVVNNVVSPi n m
7、 a xOdsE x a m p l eOinDSoindsSPCindsSPOCePPPPPPPePPANILBtILdt)d I ( LLtBANdtdN2P2Peee0PNALNlAL法拉第定理 电感量定义 360mT 2PPm a x1PPIIBB2BBII1BBmaxB变压器设计计算方法的 掌握 (固定频率 CCM) Vin Vo NP NS T1 VC Id Ids t0 t1 t2 IP1 IP2 B1 B2 B0 SWcvCVc or efKPPVP2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 变压器设计计算方法的 掌握 (固定频率 CCM) 特定型号的磁芯： AL值 v
8、s气隙 长度 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 变压器设计计算方法的 掌握 (固定频率 CCM) EER28-Z PC95磁芯为例 -应用讲解 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 变压器设计计算方法的 掌握 (固定频率 CCM) 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 , R , BB 假定目标 -器件 VDSS , VRM De-rating, Spike 假定理想化条件 VF PSnu
9、bber=0 =0.88? 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 Vin Vo Np Ns T1 Id Ids 变压器设计计算方法的 掌握 (固定频率 DCM) IP Io Io Iripple Irms IS ID(PK) D Dreset Ddead Driver Vds Ids Id IP IS 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 变压器设计计算方法的 掌握 (固定频率 DCM) Vin Vo Np Ns T1 Fixed Frequency : fsw， T ； Duty： D Po/ = IP2 LP fsw 储能原则 Id Ids Vds Ids Id
10、 IDS1 IDS2 ID1 ID2 )fL/(2PI swpods IP = Vin/LP Ton 三角 波几何 计算 Driver Io = Ipk D Dreset ID Ddead IDS1 = 0 ， IDS2 = IP = Ipk (DCM， Fixed fSW) IPAC=IP (D/3-D2/4)0.5 IPRMS=IP (D/3)0.5 ISAC=IS (Dreset/3-Dreset2/4)0.5 ISRMS=IP (Dreset/3)0.5 (Ton=D/fSW , Treset=DresetT) IS = VO/LS Treset 电感充电 上升 付边 续流 下降 LS
11、 = LP (NS/NP)2 变压器原理 D =？ Dreset =？ 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 原副边变比 选取方法 Np与磁芯的选取 4 . 8 6 2 5/NN3 7 3 . 3 V22 6 4V2 4 VV5 0 V ( s p ik e )5 4 0 V9 0 %6 0 0VV ( s p ik e )VV),V,V,f ( V/NN ( s p ik e )VVVNNVVSPi n m a xOdsE x a m p l eOinDSoindsSPCindsSPOCePPPPPPPePPANILBtILdt)d I ( LLtBANdtdN2P2Peee0
12、PNALNlAL法拉第定理 电感量定义 360mT maxB变压器设计计算方法的 掌握 (固定频率 DCM) Vin Vo NP NS T1 VC Id Ids SWcvCVec or efKPPVP2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 变压器设计计算方法的 掌握 (固定频率 DCM) 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 , R , BB 假定目标 -器件 VDSS , VRM De-rating, Sp
13、ike 假定理想化条件 VF PSnubber=0 =0.88? 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 变压器设计计算方法的 掌握 (CRM) Vin Vo Np Ns T1 Po/ = IP2 LP fsw 储能原则 Id Ids Vds Ids Id )fL/(2PI swpods IP = Vin/LP Ton 三角 波几何 计算 Driver IPAC=IP (D/3-D2/4)0.5 IPRMS=IP (D/3)0.5 ISAC=IS (1-D)/3-(1-D)2/40.5 ISRMS=IP (1-D)/3)0.5 IS = VO/LS Toff 电感充电 上升 付边
14、续流 下降 LS = LP (NS/NP)2 变压器原理 Ton=DT Toff=(1-D)T IDSMAX Io D IDMAX IP IS 1-D Vin Ton = Vo Toff 伏秒数相等 TD)(1VTDV oin SW2inPo f /1D)(VL2PT oinoVVV D2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 原副边变比 选取方法 Np与磁芯的选取 4 . 8 6 2 5/NN3 7 3 . 3 V22 6 4V2 4 VV5 0 V ( s p ik e )5 4 0 V9 0 %6 0 0VV ( s p ik e )VV),V,V,f ( V/NN ( s p
15、 ik e )VVVNNVVSPi n m a xOdsE x a m p l eOinDSoindsSPCindsSPOCePPPPPPPePPANILBtILdt)d I ( LLtBANdtdN2P2Peee0PNALNlAL法拉第定理 电感量定义 360mT maxB变压器设计计算方法的 掌握 (CRM) Vin Vo NP NS T1 VC Id Ids SWcvCVec or efKPPVP2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 变压器设计计算方法的 掌握 (CRM) 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
16、假定目标 -磁芯 Ve , Ae , ACW , AL, PCV , R , BB 假定目标 -器件 VDSS , VRM De-rating, Spike 假定理想化条件 VF PSnubber=0 =0.88? 3）符合安规 4）其他个性化要求 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 陈为老师资料 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 Flyback Transformer Wizard V1.1的 功能介绍 现场计算演示 计算软件 提供免费下载 声明：本 计算 软件可供学习者免费使用，版权为 著者邵革良 所有，禁止任何形式商业传播 2016（格力） 反激电源变压
17、器设计计算 技术培训 Flyback Transformer Wizard V1.1的 使用 方法 设计 实例 实例： 24V/35W 70KHz固定频率设计 基本要求 输入电压： 85264Vac 输出 电压： 24V15% 35Wmax 工作 频率： 70KHz MOS耐压： 600V 整流管耐压： 150V 电源效率： 88% 100240Vac 铁氧体磁芯： EER28 PC40 安规距 离： 5.5mm 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 实例： 24V/35W 70KHz固定频率设计 变压器绕制 Flyback Transformer Wizard V1.1的 使用
18、 方法 设计 实例 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 实例： 24V/35W 70KHz固定频率设计 实际工作波形 85Vac 24V/35W满载 264Vac 24V/35W满载 30V 30V Flyback Transformer Wizard V1.1的 使用 方法 设计 实例 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 2016（格力） 反激电源变压器设计计算 技术培训 Change the World We Supporting！ Cooperation Optimization Innovation Thank you ! (Q&A) Air Conditioner 变频空调 PV Inverter 光伏逆变器 UPS & Converter UPS,电源 APF,SVC 电力谐波整治 Battery Power Station 储能电站 Energy Collector 能量回馈 New-Ene. Automobile 新能源汽车 Elevator 电梯
