【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 最大值（不連續(xù)模式）固定輸入：100/115通用輸入：85~265固定輸入：230177。35由表4可確定KRP=(7) 確定初級(jí)波形參數(shù)輸入電流的平均值IAVG （）已知Po=50W，η=85%，UImin=90V，求得IAVG=初級(jí)峰值電流IP （）把IAVG=，KRP=，Dmax=%代入式（）得，IP=初級(jí)脈動(dòng)電流IR由式（）可得 IR= KRPIP==初級(jí)有效值電流IRMS （）將IP=，Dmax=%，KRP=（）的得，IRMS=(8) 芯片及結(jié)溫的確定所選芯片的極限電流最小值ILIMT（min）應(yīng)滿足下式ILIMT（min）≥IP/ （）即ILIMT（min）≥，于是我們就選取了TOP225YTJ由下式確定 （），=20℃/W，TA=40℃，代入式（）得TJ=74℃。一般來(lái)說(shuō)，TJ應(yīng)在25℃到100℃之間，才能使開(kāi)關(guān)電源長(zhǎng)期正常運(yùn)行。(9) 初級(jí)電感量Lp的計(jì)算在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，由初級(jí)傳輸給次級(jí)的磁場(chǎng)能量變化范圍是189。LpIp178?！?89。Lp（IpIR）178。初級(jí)電感量由下式?jīng)Q定： （）式中，Lp的單位是μH。已知開(kāi)關(guān)電源的輸出功率為50W，初級(jí)脈動(dòng)電流與峰值電流的比例系數(shù)KRP=，開(kāi)關(guān)頻率f=100kHz，損耗分配系數(shù)Z=，電源效率η=85%，IP=，將這些數(shù)值代入式（）得 Lp= μH (10) 選擇高頻變壓器并查找其參數(shù)可從設(shè)計(jì)手冊(cè)中查出，當(dāng)Po=50W時(shí)可供選擇的鐵氧體磁芯型號(hào)。若用常規(guī)漆包線繞制，可選EE30或EE35型，型號(hào)中的數(shù)字表示磁芯長(zhǎng)度A=30mm或35mm。EE型磁芯的價(jià)格低廉，磁損耗低且適應(yīng)性強(qiáng)。若采用三重絕緣線，則選EF30型磁芯。在此我們采用常規(guī)漆包線，故選用EE30型磁心。由手冊(cè)中查出SJ=178。，l=， AL=178。，b=。(11) 計(jì)算次級(jí)匝數(shù)Ns對(duì)于100V/115V交流輸入，次級(jí)繞組可取1匝/V；。現(xiàn)已知u=85~265V，Uo=24V，因此次級(jí)匝數(shù)為（Uo+ UF1）（24V+）。由于次級(jí)繞組上還存在導(dǎo)線電阻，也會(huì)形成壓降，實(shí)取Ns=15匝。(12) 計(jì)算初級(jí)匝數(shù)Np （）已知Ns=15匝，UOR=135V，Uo=24V，UF1=，將這些值一同帶入式（），可求得Np=，實(shí)取83匝。(13) 計(jì)算反饋繞組匝數(shù) （）配有TL431的光耦反饋電路UFB 一般取12V，UF1=，Ns=15，將這些值連同Uo=24V一起帶入式（），求得NF=。實(shí)取8匝。(14) 根據(jù)初級(jí)層數(shù)d、骨架寬度b和安全邊距M，用下式計(jì)算有效骨架寬度bE=d（b2M） ()暫且將d設(shè)為2，M取為3mm，b=，將其帶入式（）求得，bE=再利用下式計(jì)算初級(jí)導(dǎo)線的外徑（帶絕緣層）DPM： DPM= bE/NP （）將bE=，NP=83帶入式（）求得，DPM=?？鄢崞ず?，裸體導(dǎo)線的內(nèi)徑DPm=。 (15) 驗(yàn)證初級(jí)導(dǎo)線的電流密度J是否滿足初級(jí)有效值電流IRMS=。計(jì)算電流密度的公式為 （）將DPm=，IRMS=（）中得到J=。若J﹥10 A/mm2，應(yīng)選用較粗的導(dǎo)線并配以較大尺寸的磁芯和骨架，使J﹤10 A/mm2。若J﹤4 A/mm2，宜選較細(xì)的導(dǎo)線和較小的磁芯骨架，使J﹥4 A/mm2，亦可適當(dāng)增加NS的匝數(shù)。查表可知，，完全可滿足要求。，故不選用。(16) 計(jì)算磁芯中的最大磁通密度BM （）將IP=，Lp= μH，Np=83匝，磁芯有效橫截面積SJ=178。，一并代入式（）中，得到BM=。(17) 磁芯的氣隙寬度式（）中，δ的單位是mm。將SJ=178。，Np=83匝，Lp= μH，磁芯不留間隙時(shí)的等效電感AL=178。一并代入式（）得到，δ=。氣隙δ應(yīng)加在磁芯的磁路中心處，要求δ≥。 （）(18) 計(jì)算留有氣隙時(shí)磁芯的等效電感 （）將Lp= μH，Np=83匝代入式（）得到，ALG=178。(19) 計(jì)算次級(jí)峰值電流ISP次級(jí)峰值電流取決于初級(jí)峰值電流IP和初、次級(jí)的匝數(shù)比n，有公式 （）已知IP=，Np=83，Ns=15，不難算出n=，代入式（）得到ISP=(20) 計(jì)算次級(jí)有效值電流ISRMS次級(jí)紋波電流與峰值電流的比例系數(shù)KRP與初級(jí)完全相同，區(qū)別僅是對(duì)次級(jí)而言，KRP反映的是次級(jí)電流在占空比為（1Dmax）時(shí)的比例系數(shù)[5]。因此，計(jì)算次級(jí)有效值電流ISRMS時(shí)，需將式（）中的IRMS、Ip、Dmax依次換成ISRMS、ISP、（1Dmax）。由此得到公式 （）將ISP=，Dmax=%，KRP=（）中求得，ISRMS=。(21) 計(jì)算出濾波電容上的紋波電流IRI先求出輸出電流Io=Po/Uo=50W/24V=，再代入式（）： （）將ISRMS=，Io=（）中計(jì)算出，IRI=(22) 計(jì)算次級(jí)裸導(dǎo)線直徑有公式 （）將ISRMS=，J=（）中求出，DSm=。需要指出，當(dāng)DSm﹥。與單股粗導(dǎo)線繞制方法相比，雙線并饒能增大次級(jí)繞組的等效橫截面積，改善磁場(chǎng)耦合程度，減少磁場(chǎng)泄感及漏感。此外，用雙線并繞方式還能減小次級(jí)導(dǎo)線的電阻值，降低功率損耗。導(dǎo)線外徑（單位是mm）的計(jì)算公式為 （）將b=，M=3，Ns=15匝一并代入式（）中得到，DSM=。選用導(dǎo)線直徑DSm≥≤。(23) 確定次級(jí)整流管、反饋電路整流管的最高反向峰值電壓：U（BR）S、U（BR）FB有公式 （） （）將Uo=24V，UFB=12V，UImax=375V，Ns=15匝，Np=83匝，NF=8匝，分別代入式（）和式（）中計(jì)算出，U（BR）S=，U（BR）FB=。表5：設(shè)計(jì)24V、50W開(kāi)關(guān)電源的電子數(shù)據(jù)表格ABCDEF1輸入中間過(guò)程輸出單位參數(shù)說(shuō)明2參數(shù)數(shù)據(jù)保留數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果24V、50W開(kāi)關(guān)電源3umin85V交流輸入電壓最小值4umax265V交流輸入電壓最大值5fL50Hz電網(wǎng)頻率6f100kHz開(kāi)關(guān)頻率7Uo24V直流輸出電壓8Po50W輸出功率9η85%電源效率10Z損耗分配系數(shù)11UFB12V反饋電壓12tc3ms整流橋?qū)〞r(shí)間13CINμF輸入濾波電容1415輸入TOPSWitchII的變量16UOR135V初級(jí)繞組感應(yīng)電壓17UDS（ON）10VTOPSWitchII的漏源導(dǎo)通電壓18UF1V次級(jí)繞組肖特基整流管正向壓降19UF2V反饋電路中高速開(kāi)關(guān)整流管正向壓降20KRP%初級(jí)繞組脈動(dòng)電流IR與峰值電流IP比例系數(shù)2122輸入高頻變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)23EE30鐵氧體磁芯型號(hào)24SJcm2磁芯有效橫截面積25lcm有效磁路長(zhǎng)度26ALμH/匝磁芯不留間隙時(shí)的等效電感27bmm骨架寬度28M3mm安全邊距（安全邊界寬度）29d2層初級(jí)繞組匝數(shù)30Ns15匝次級(jí)繞組匝數(shù)3132直流輸入電壓參數(shù)33UImin90V直流輸入電壓最小值34UImax375V直流輸入電壓最大值3536初級(jí)繞組電流波形參數(shù)37Dmax%最大占空比（對(duì)應(yīng)于umin時(shí)）38IAVGA輸入電流平均值39IPA初級(jí)繞組峰值電流40IRA初級(jí)繞組脈動(dòng)電流41IRMSA初級(jí)繞組有效電流值4243變壓器初級(jí)繞組設(shè)計(jì)參數(shù)44LPμH初級(jí)繞組電感量45NP83匝初級(jí)繞組匝數(shù)46NF8匝反饋繞組匝數(shù)47ALGμH/匝磁芯留間隙后的等效電感48BMT最大磁通密度（BM=~）49BACT磁芯損耗交流磁通密度（峰峰值）50μr1976磁芯無(wú)氣隙時(shí)的相對(duì)磁導(dǎo)率51δmm磁芯的氣隙寬度（δ≥）52αmm有效骨架寬度53DPMmm初級(jí)繞組導(dǎo)線的最大外徑（帶絕緣層）54emm估計(jì)的絕緣層總厚度(厚度2)55DPmmm初級(jí)繞組導(dǎo)線的裸線直徑56公制φmm初級(jí)繞組導(dǎo)線規(guī)格57SPmm178。初級(jí)繞組導(dǎo)線的橫截面積58JA/mm178。電流密度J=4~10A/mm178。5960變壓器次級(jí)繞組設(shè)計(jì)參數(shù)61ISPA次級(jí)繞組峰值電流62ISRMSA次級(jí)繞組有效值電流63IOA直流輸出電流64IRIA輸出濾波電容上的紋波電流6566SSminmm178。次級(jí)繞組線圈最小橫截面積67公制φmm次級(jí)繞組導(dǎo)線規(guī)格68DSmmm次級(jí)繞組導(dǎo)線最小直徑（裸線）69DSMmm次級(jí)繞組導(dǎo)線最大直徑（帶絕緣層）70NSSmm次級(jí)繞組絕緣層最大厚度7172電壓極限參數(shù)73UDmax573V最高漏極電壓估算值（包括漏感的作用）74U（BR）SV次級(jí)繞組整流管最高反向峰值電壓75U（BR）FBV反饋電路整流管的最高反向峰值電壓(24) 部分參數(shù)的補(bǔ)充對(duì)于表5中交流磁通密度有兩個(gè)計(jì)算公式： （） （）式中最大磁通密度BM=，KRP=，代入式（）算出BAC=。式（）可作為驗(yàn)證公式[7]。磁芯無(wú)氣隙時(shí)的相對(duì)磁導(dǎo)率與磁芯不留間隙時(shí)的等效電感AL、有效磁路長(zhǎng)度l、磁芯有效橫截面積SJ之間，存在下述關(guān)系式 （）將AL=，l=，SJ= cm2，代入式（）得到= 單片開(kāi)關(guān)電源中電子元器件的選擇 選擇鉗位二極管和阻塞二極管(1) 瞬態(tài)電壓抑制器的工作原理瞬態(tài)電壓抑制器亦稱瞬變電壓抑制二極管，其英文縮寫為TVS ( Transient voltage Suppressor)，是一種新型過(guò)壓保護(hù)器件。由于它的響應(yīng)速度極快、鉗位電壓穩(wěn)定、體積小、價(jià)格低，因此可作為各種儀器儀表、自控裝置和家用電器中的過(guò)壓保護(hù)器。還可用來(lái)保護(hù)單片開(kāi)關(guān)電源集成電路、MOS 功率器件以及其他對(duì)電壓敏感的半導(dǎo)體器件[10]。瞬態(tài)電壓抑制器是一種硅PN結(jié)器件，其外型與塑封硅整流二極管相似，（a）。常見(jiàn)的封裝形式有DO－4A27K、A37K，它們?cè)?5 ℃以下的額定脈沖功率分別為2W、5W、15W，在25 ℃、1/120s條件下可承受的浪涌電流分別可達(dá) 50A、80A、200A。、（mm）等規(guī)格。TVS的符號(hào)與穩(wěn)壓管相同 ，（b），（c）所示。(c)中 ，UB、IT分別為反向擊穿電壓（即鉗位電壓）、測(cè)試電流。UR為導(dǎo)通前加在 器件上的最大額定電壓。有關(guān)系式UR≈。 IR是最大反向漏電流。Uc是在1ms時(shí)間內(nèi)器件可承受的最大峰值電壓。有關(guān)系式UCUBUR。IP是瞬時(shí)脈沖峰值電流。因IP、IT、IR分別屬于A、 mA、μA這三個(gè)數(shù)量級(jí)，故IPIT IR。TVS的峰值脈沖功率PP與干擾脈沖的占空比（D）以及環(huán)境溫度（TA）有關(guān)。當(dāng)D↓時(shí)PP↑，反之亦然。而當(dāng)TA↓時(shí)PP