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开关电源参数计算

(1)输入电压:185V AC~240V AC ﻩ(2)输出电压1:+5VDC ,额定电流1A,最小电流750mA ; (3)输出电压2:+12VDC ,额定电流1A,最小电流100mA; (4)输出电压3:-12V DC ,额定电流1A ,最小电流100mA; (5)输出电压4:+24VD C,额定电流1。

5A,最小电流250mA;(6)输出电压纹波:+5V,±12V :最大100m V(峰峰值);+24V:最大250m V(峰峰值)(7)输出精度:+5V ,±12V:最大± 5%;+24V :最大± 10%; (8)效率:大于80% 3. 参数计算 (1)输出功率:5V 112V 1224V 1.565out P A A A W =⨯+⨯⨯+⨯= (3—1)(2)输入功率:6581.2580%0.8out in P WP W === (3—2) (3)直流输入电压:采用单相桥式不可控整流电路(max)240VAC 1.414=340VDC in V =⨯ (3-3) (min)185VAC 1.414=262VDC in V =⨯ (3—4)(4)最大平均电流:(max)(min)81.250.31262in in in P WI A V V=== (3-5) (5)最小平均电流:(min)(max)81.250.24340in in in P WI A V === (3—6) (6)峰值电流:可以采用下面两种方法计算,本文采用式(3—8)的方法。

(min)max (min)(min)225581.25 1.550.4262out out out Pk C in in in P P P WI I A V D V V V⨯======⨯ (3-7)min 5.5 5.581.25 1.71262out Pk C in P WI I A V V⨯==== (3-8) (7)散热:基于MOSFET 的反激式开关电源的经验方法:损耗的35%是由MOS FE T产生,60%是由整流部分产生的。

开关电源的损耗为:(180%)81.2520%16.25D in P P W W =⨯-=⨯= (3—9)MOSFET 损耗为:35%16.2535% 5.69D MOSFET D P P W W -=⨯=⨯= (3-10)整流部分损耗:(5)55()60%()16.2560%0.756565D V D W W P P W W W W +=⨯⨯=⨯⨯= (3—11) (12)12122()60%2()16.2560% 3.66565D V D W WP P W W W W ±=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= (3-12)(242)3636()60%()16.2560% 5.46565D V D W WP P W W W W+=⨯⨯=⨯⨯= (3-13)(8)变压器磁芯:采用天通的EER 40/45,饱和磁通密度Bs 在25℃时大于500mT,在100℃时大于390mT 。

窗口有效截面积Ae=152.42mm 2。

所以,取max 110.390.222s B B T T ==⨯≈ (3—14) A e=152。

42m m2 (3—15)(9)开关电源频率:40f khz = (3-16)(10)开关电源最大占空比:max 0.4D = (3—17)(11)初级绕组电感最小值Lpri:in(min)maxpri pk 2620.41.531.7140V D V L mH I fA KHz⨯===⨯ (3—18)在每个开关管导通的每个周期中,存储在磁芯的能量为:2stored pri pk 1E L I 2= (3-19)要验证变压器最大连续输出功率能否满足负载所需的最大功率,可以使用下式:2in(core)pri pk out 1P L I f P 2=> (3—20)(12)气隙:为了防止饱和所要加的气隙:2pri pkgap 2e max0.4L I l A B π=(3-21)max B :单位为特斯拉T ; gap l :单位是厘米; pri L :单位为H ; pk I :单位为A ;e A :单位为cm 2;232pri pkgap 222e max0.40.4 1.5310 1.710.092166152.42100.2L I l cm A B ππ--⨯⨯⨯===⨯⨯ (13)初级绕组匝数:4pri pk pri e max(L I )10N A B =(3-22)max B :单位为特斯拉T; pri L :单位为H; pk I :单位为A;eA:单位为cm2;434pri pkpri2e max(L I)10 1.5310 1.7110N85.82586A B152.42100.2=--⨯⨯⨯==≈⨯⨯(14)+5VDC次级绕组匝数:pri out(n)fwd(n)maxout(n)in(min)maxN(V V)(1)NVDD+-=(3—23)fwdV V V=+整流二极管正向降波感正向降滤电压(3—24) out(n)N是第n个次级绕组的匝数;out(n)V是第n个次级绕组的输出电压;fwd(n)V是第n个次级绕组的输出整流器的电压降;pri out(n)fwd(n)maxout(+5V)in(min)maxN(V V)(1)86(51)(10.4)N3V2620.4DD+-⨯+⨯-===⨯(15)+12VDC次级绕组匝数:pri out(n)fwd(n)maxout(+12V)in(min)maxN(V V)(1)86(121)(10.4)N 6.47V2620.4DD+-⨯+⨯-===≈⨯(16)-12VDC次级绕组匝数:pri out(n)fwd(n)maxout(+12V)in(min)maxN(V V)(1)86(121)(10.4)N 6.47V2620.4DD+-⨯+⨯-===≈⨯(17)+24VD C次级绕组匝数:pri out(n)fwd(n)max out(+24V)in(min)maxN (V V )(1)86(241)(10.4)N 12.313V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(18)自馈绕组匝数:(a) U C3842VON =16V ,VOFF=10V,Dmax=100%。

选择自馈绕组输出电压为15V .pri out(n)fwd(n)max fb(+15V)in(min)maxN (V V )(1)86(152)(10.4)N 8.49V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(b)UC3843VON =8.4V ,VOFF=7.6V ,D max =100%.选择自馈绕组输出电压为10V 。

pri out(n)fwd(n)max fb(+10V)in(min)maxN (V V )(1)86(102)(10.4)N 5.96V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(c)UC3844VON=16V ,VOF F=10V ,D max=50%。

选择自馈绕组输出电压为15V.pri out(n)fwd(n)max fb(+10V)in(min)maxN (V V )(1)86(152)(10.4)N 8.39V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(d)UC3845VON=8.4V ,V OFF=7.6V ,Dmax=50%。

选择自馈绕组输出电压为10V .pri out(n)fwd(n)max fb(+10V)in(min)maxN (V V )(1)86(102)(10.4)N 5.96V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(19)选择绕组线径:根据应用指南或经验法则,反激变换器电流密度(指电流有效值)一般取400cm il/A,即5A/mm 2。

对于+5VDC ,其额定电流为1A,所要线径取0.55mm,即0.24mm 2; 对于+12V DC,其额定电流为1A,所要线径取0.55mm; 对于-12VDC,其额定电流为1A ,所要线径取0.55mm;对于+24VD C,其额定电流为1A,所要线径取0。

65mm ,即0。

33mm 2; (20)变压器初级绕组反激电压:变压器初级的反激电压PV也称为尖峰电压.(max)max340566110.4inPV VV VD===--(3-25) 或者按照下式OR in(max)(1.5~2)(1.5~2)340510~680PV V V V V V===*=(3-26) (21)输入整流部分:(a)输入滤波电容Cin输入电压较宽时,一般取比例系数3uF/W,即每瓦输出功率对应3uF的电容量。

如果输入电压比较稳定(如蓄电池输入),一般取比例系数1uF/W,即每瓦输出功率对应1uF的电容量。

为了降低输入电压纹波,一般把输入电容滤波电容用多个并联使用,以降低电容的ESR值。

输入滤波电容上还要并上一个或两个陶瓷电容(约0。

1uF),以吸收纹波电流的高频分量。

这里取3uF/W,即3/65195200inC uF W W uF uF=⨯=≈(3-27) 因为最大直流电压值为340VDC,所以输入滤波电容的耐压值按1。

5倍的裕量,取500V.(b)输入整流二极管:对于交流离线式变换器,二极管的耐压值取()1.8 1.8*220400W in RMS V V V V >== (3-28)开关电源的最大输入平均电流为(max)(min)81.250.31262in in in P WI A V V===,所以二极管的电流取0.31A。

最小的二极管等级要符合下面的条件:R 2(max)F d(max)FSM FU I 1.5I I 5I ≥≥>(c )NTC 电阻:使用NT C电阻的开关电源,在每次关机后不要马上开机,最好等一分钟以后再开机,只有等NTC 电阻温度降下来后,它的阻值才能上去,再次开机才能起限流作用.额定输入电流为:(min)(max)81.250.24340in in in P WI A V === 输入电容Cin 的输入电流峰值一般为输入电流的3~5倍,所以NTC的电阻值必须满足max(3~5)in t inV R I =(3—29)为了降低损耗,NTC 的阻值越小越好,一般取6~12欧姆。

(22)MOSFET :D pk DSS p 1.71V V 500I I AV≥=⎧⎪⎨≥=⎪⎩ (3-30) (23)输出整流部分:(a)输出整流二极管:在开关电源中,可以使用以下三种类型的整流二极管:快速恢复二极管、超快恢复二极管、肖特基整流二极管。

在任何开关电源的输出电路设计中,都应严格选择整流二极管的反向截止电压和正向电流。

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