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如何設計開關電源電感?

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提問者:廉國源| 曲靖| 1097次瀏覽
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已有3條回答

回答數:893 | 被采納數:8

根據伏秒平衡法則進行計算,得出伏秒數Et后,確認電源的工作模式(如CCM),選定紋波率r (r的范圍是0~2,通常選0.4為最佳),
然后還要確定你的負載的電流I.
然后根據以下公式可算出電感值。
I*L=Et/r (Et單位為伏微秒,則電感L的單位為uH)
注意電感還有另外一個重要的特性要滿足就是飽和電流要比峰值電流大,峰值電流Ipeak=I+I*r/2


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回答數:7709 | 被采納數:21

開關電源設計步驟步驟1 確定開關電源的基本參數
① 交流輸入電壓最小值umin
② 交流輸入電壓最大值umax
③ 電網頻率Fl 開關頻率f
④ 輸出電壓VO(V):已知
⑤ 輸出功率PO(W):已知
⑥ 電源效率η:一般取80%
⑦ 損耗分配系數Z:Z表示次級損耗與總損耗的比值,Z=0表示全部損耗發生在初級,Z=1表示發生在次級.一般取Z=0.5
步驟2 根據輸出要求,選擇反饋電路的類型以及反饋電壓VFB
步驟3 根據u,PO值確定輸入濾波電容CIN、直流輸入電壓最小值VImin
① 令整流橋的響應時間tc=3ms
② 根據u,查處CIN值
③ 得到Vimin
確定CIN,VImin值
u(V) PO(W) 比例系數(μF/W) CIN(μF) VImin(V)
固定輸入:100/115 已知 2~3 (2~3)×PO ≥90
通用輸入:85~265 已知 2~3 (2~3)×PO ≥90
固定輸入:230±35 已知 1 PO ≥240

步驟4 根據u,確定VOR、VB
① 根據u由表查出VOR、VB值
② 由VB值來選擇TVS
u(V) 初級感應電壓VOR(V) 鉗位二極管反向擊穿電壓VB(V)
固定輸入:100/115 60 90
通用輸入:85~265 135 200
固定輸入:230±35 135 200

步驟5 根據Vimin和VOR來確定最大占空比Dmax
① 設定MOSFET的導通電壓VDS(ON)
② 應在u=umin時確定Dmax值,Dmax隨u升高而減小
步驟6 確定初級紋波電流IR與初級峰值電流IP的比值KRP,KRP=IR/IP
u(V) KRP
最小值(連續模式) 最大值(不連續模式)
固定輸入:100/115 0.4 1
通用輸入:85~265 0.4 1
固定輸入:230±35 0.6 1
步驟7 確定初級波形的參數
① 輸入電流的平均值IAVG
② 初級峰值電流IP
③ 初級脈動電流IR
④ 初級有效值電流IRMS

步驟8 根據電子數據表和所需IP值 選擇TOPSwitch芯片
① 考慮電流熱效應會使25℃下定義的極限電流降低10%,所選芯片的極限電流最小值ILIMIT(min)應滿足:0.9 ILIMIT(min)≥IP
步驟9和10 計算芯片結溫Tj
① 按下式結算:
Tj=[I2RMS×RDS(ON)+1/2×CXT×(VImax+VOR) 2 f ]×Rθ+25℃
式中CXT是漏極電路結點的等效電容,即高頻變壓器初級繞組分布電容
② 如果Tj>100℃,應選功率較大的芯片
步驟11 驗算IP IP=0.9ILIMIT(min)
① 輸入新的KRP且從最小值開始迭代,直到KRP=1
② 檢查IP值是否符合要求
③ 迭代KRP=1或IP=0.9ILIMIT(min)
步驟12 計算高頻變壓器初級電感量LP,LP單位為μH

步驟13 選擇變壓器所使用的磁芯和骨架,查出以下參數:
① 磁芯有效橫截面積Sj(cm2),即有效磁通面積.
② 磁芯的有效磁路長度l(cm)
③ 磁芯在不留間隙時與匝數相關的等效電感AL(μH/匝2)
④ 骨架寬帶b(mm)
步驟14 為初級層數d和次級繞組匝數Ns賦值
① 開始時取d=2(在整個迭代中使1≤d≤2)
② 取Ns=1(100V/115V交流輸入),或Ns=0.6(220V或寬范圍交流輸入)
③ Ns=0.6×(VO+VF1)
④ 在使用公式計算時可能需要迭代
步驟15 計算初級繞組匝數Np和反饋繞組匝數NF
① 設定輸出整流管正向壓降VF1
② 設定反饋電路整流管正向壓降VF2
③ 計算NP
④ 計算NF

步驟16~步驟22 設定最大磁通密度BM、初級繞組電流密度J、磁芯的氣隙寬度δ,進行迭代.
① 設置安全邊距M,在230V交流輸入或寬范圍輸入時M=3mm,在110V/115V交流輸入時M=1.5mm.使用三重絕緣線時M=0
② 最大磁通密度BM=0.2~0.3T
若BM>0.3T,需增加磁芯的橫截面積或增加初級匝數NP,使BM在0.2~0.3T范圍之內.如BM10A/mm2,應選較粗的導線并配以較大尺寸的磁芯和骨架,使J


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夏至pq
回答數:5756 | 被采納數:8

你的輸出電流I=65/24=2.7A.紋波100mV, 也就是工作在CCM模式。對于電阻負載電路,紋波率r=100mV/24V=0.004.(對于CCM電路,紋波率的選擇以0.3~0.5為佳,可以選擇r=0.4,然而在輸出端加電容濾波以降低紋波)BUCK占空比D=24/36=0.67==>Ton=0.67*1/200K=3.3uSVon=36*24=12VEt=Von*Ton最后由伏秒法則I*L=Et/r==>L=Et/(I*r)=12V*3.3uS/(2.7A*0.4)=36.7uH (I peak=2.7*(1+r/2)=3.24A) (如果按原題所說r=0.004可以算出L=3666.7uH, 可見這個電感超大,不適合生產。所以選紋波率時應盡量選最佳值為0.4.輸出紋波的處理可以通過濾波的方法實現。)


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