(1)输入电压:185V AC~240V AC(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:-12VDC ,额定电流1A ,最小电流100mA ; (5)输出电压4:+24VDC ,额定电流1.5A ,最小电流250mA ;(6)输出电压纹波:+5V ,±12V :最大100mV (峰峰值);+24V :最大250mV (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MOSFET 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EER40/45,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) Ae=152.42mm 2 (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 ;e A :单位为cm 2;434pri pk pri 2e max(L I )10 1.5310 1.7110N 85.82586A B 152.42100.2=--⨯⨯⨯==≈⨯⨯ (14)+5VDC 次级绕组匝数:pri out(n)fwd(n)max out(n)in(min)maxN (V V )(1)N V D D +-=(3-23)fwd V 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)max out(+5V)in(min)maxN (V V )(1)86(51)(10.4)N 3V 2620.4D D +-⨯+⨯-===⨯(15)+12VDC 次级绕组匝数:pri out(n)fwd(n)max out(+12V)in(min)maxN (V V )(1)86(121)(10.4)N 6.47V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(16)-12VDC 次级绕组匝数:pri out(n)fwd(n)max out(+12V)in(min)maxN (V V )(1)86(121)(10.4)N 6.47V 2620.4D D +-⨯+⨯-===≈⨯(17)+24VDC 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 ) UC3842VON=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 ,Dmax=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 ,VOFF=10V ,Dmax=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 ,VOFF=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400cmil/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+12VDC ,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+24VDC ,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P V 也称为尖峰电压。
(max)max340566110.4in P V VV V D ===-- (3-25) 或者按照下式OR in(max)(1.5~2)(1.5~2)340510~680P V 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3/65195200in C 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 2U I 1.5I I 5I ≥≥>(c )NTC 电阻:使用NTC 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 DSSp 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。