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长寿命LED电源与平面变压器设计步骤

长寿命LED电源与平面变压器设计步骤
长寿命LED电源与平面变压器设计步骤

长寿命LED电源与平面变压器设计步骤

系统可靠性定义及指标

开关电源是各种系统的核心部分。开关电源的需求越来越大,同时对可靠性提出了越来越高的要求。涉及系统可靠性的因素很多。目前,人们认识上的主要误区是把可靠性完全(或基本上)归结于元器件的可靠性和制造装配的工艺,忽略了系统设计和环境温度对可靠性的决定性的作用。据美国海军电子实验室的统计,整机出现故障的原因和各自所占的百分比如表1所示。

在业界上,通用的可靠性定义为:在规定条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。此定义适用于一个系统,也适用于一台设备或一个单元。描述这种随机事件的概率可用来作为表征开关电源可靠性的特征量和特征函数。从而,引出可靠度[R(t)]的定义:系统在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的概率。如系统在开始(t=0)时有n0个元件在工作,而在时间为t时仍有n个元件在正常工作,则可靠性R(t)=n/n0 0≤R(t) ≤1 失效率λ(t)= - dinR(t)/dt λ定义为该种产品在单位时间内的故障数,即λ=dn/dt。如失效率λ为常数,则 dn/dt=-λt n=n0e-λt R(t)=e-λt0 MTBF(平均无故障时间)=1/λ 平均无故障时间(MTBF)是开关电源的一个重要指标,用来衡量开关电源的可靠性。

从各研究机构研究成果可以看出,环境温度和负荷率对可靠性影响很大,这两个方面对开关电源的影响很大,下面将从这两方面分析,如何设计出高可靠的开关电源。其中:PD为使用功率;PR为额定功率主。UD为使用电压;UR为额定电压。环境温度对元器件的影响,环境温度对半导体的影响硅三极管以PD/PR=0.5使用负荷设计,则环温度对可靠性的影响,如表2所示。

影响寿命及可靠性的因素

1.决定寿命的主要部件:

①电解电容器

电解电容的封口部位会漏出气化的电解液,这种现在会随着温度升高而加速,通常会认为温度每上升10℃,泄漏速度会提高2倍,所以就会出现我们常说的每升高10度温度寿命减半。

②开关晶体管

高速功率二极管

这类部件在规格的界限内使用时,基本上可以维持7-10的寿命,但电源通断时所产生的物理应力,热应力会导致元件劣化,提前损坏。

③光耦

电流传在率(CTR)随着时间的推移会逐渐减少,所以就会导致发光二极管的电流不断增大,有时会超过最大限制电流时,致系统失效。

④冲击电流保护输入电阻、功率型NTC

为防止电源输入时产生的冲击电流,设计者一般增加NTC等一些保护进去,而这个保护装置所承受的电流高达额定值的数十倍至数百倍,结果就会导致过热疲劳,引起断路。

⑤风扇及开关

风扇也是影响寿命的重要器件,机械部件的磨损都会加速它的老化失效,而开关也是有次数的。

高寿命电源设计原则

从前面可以不难发现:温度每升高10℃,失效率加倍,若将此并非地十分精确的法则应用在电源中,那就要将其应用于电源中的所有元件,因为整个失效率λ=λ1+λ2+λ3+…这很清楚表明须要进一步降低器件温度。

1.可靠性设计与器件的功能设计相结合,在满足器件性能指标的基础上,尽量提高器件的可靠性水平。

2.应针对器件的性能水平、可靠性水平、制造成本、研制周期等相应制约因素进行综合平衡设计。

3.在可靠性设计中尽可能采用国、内外成熟的新技术、新结构、新工艺和新原理

4.对于关键性元器件,采用并联方式,保证此单元有足够的冗佘度

5.原则上要尽一切可能减少器件数目

6.在同等体积下尽量采用高额度的元器件

7.原则上不选用电解电容

8.应选择金属封装、陶瓷封装、玻璃封装的器件,禁止选用塑料封装的器件

9.降低应力,也可以将温度视为热应力,它会使元件失效率增加,使用寿命降低等。例如:绝大多数半导体器件最大结温额定值为150 ℃,若保持其结温不超过105℃,即可得出其应力缓解因数为105/150=70%.应力缓解是出色的工程师为减低器件内的应力来降低它的失效率最常用的方法之一。除上面所说的温度。

器件的失效及寿命也与其电压和电流的电应力有很大关系。一般来说半导体器件的典型电压缓解因数为80%,它是表示施加给器件的最恶劣工作电压不超过其额定值最大电压80%,应力缓解意味着设计过程需要适当的选择器件的余量。

最差情况分析(WCA)

目的:无论元件的容差如何,都须满足设计指标,即每个元件容差的变化都发现在同一电源时,也要保证电源符合设计要求。

对于设计高寿命的电源,这一步骤非常重要,但它不同于应力,应力目的是分析验证元件的应力有没有超过规格。

这种分析方法具有优良的实用性,能对电路进行深入而全面的可靠性分析,WCA 是一种全面系统分析电路可靠性的方法,在电源可靠性设计中将占据重要地位。电路中各电子器件在初始容差外还存在着潜在的大幅变化,器件参数变化可能是寿命或环境应力影响的结果,这种变化能使电路性能超出规格要求,WCA可以用来检查这种变化引起的电路性能变化。

WCA现已成为行业标准,其主要内容包括:1.针对器件参数变化,评估电路容差.2.最差情况器件变化参数。

W CA分析过程:

对一个电路板原理图进行WCA分析,首先将电路分为几个简单的功能模块,然后对每个模块进行WCA分析。应首先对每个模块给出详细的描述文档,然后对电路中的所有器件的关键参数进行最坏情况变化分析,给出每个参数的最大值和最小值。建立每个模块的关键电路性能需求。使用根据最坏情况下的最大最小值,判断电路的实际性能是否超过了电路要求。最后,要确定在最坏情况下,所有电路模块一起工作时能否满足整个电路板的规格要求。

平面变压器的基本原理

平面变压器没有漆包线绕组,而是将扁平的连续铜质螺旋线刻蚀在印制电路板上,然后叠放在磁心上,其典型结构如下图所示:

低造型、功率密度高,因此体积大缩小,原度远小于普通变压器。

低损耗、绕组由薄铜层组成,同进整个变压器可以做成扁平状,降低趋肤效应的损耗。

低漏感、一般小于0.2%,因此EMI辐射低。

提高了热特性,由于其面积与体积较大,与普通磁芯相比,平面磁芯热阻小

平面变压器的设计步骤(因为公式比较多,所以就用图片。。。)

开关电源变压器设计

开关电源变压器设计 1. 前言 2. 变压器设计原则 3. 系统输入规格 4. 变压器设计步骤 4.1选择开关管和输出整流二极管 4.2计算变压器匝比 4.3确定最低输入电压和最大占空比 4.4反激变换器的工作过程分析 4.5计算初级临界电流均值和峰值 4.6计算变压器初级电感量 4.7选择变压器磁芯 4.8计算变压器初级匝数、次级匝数和气隙长度 4.9满载时峰值电流 4.10 最大工作磁芯密度Bmax 4.11 计算变压器初级电流、副边电流的有效值 4.12 计算原边绕组、副边绕组的线径,估算窗口占有率 4.13 计算绕组的铜损 4.14 变压器绕线结构及工艺 5. 实例设计—12WFlyback变压器设计 1. 前言 ◆反激变换器优点: 电路结构简单 成本低廉 容易得到多路输出 应用广泛,比较适合100W以下的小功率电源 ◆设计难点 变压器的工作模式随着输入电压及负载的变化而变化 低输入电压,满载条件下变压器工作在连续电流模式( CCM ) 高输入电压,轻载条件下变压器工作在非连续电流模式( DCM ) 2. 变压器设计原则 ◆温升 安规对变压器温升有严格的规定。Class A的绝对温度不超过90°C; Class B不能超过110°C。因此,温升在规定范围内,是我们设计变压器必须遵循的准则。 ◆成本

开关电源设计中,成本是主要的考虑因素,而变压器又是电源系统的重要组成部分,因此如何将变压器的价格,体积和品质最优化,是开关电源设计者努力的方向。 3. 系统输入规格 输入电压:Vacmin~ Vacmax 输入频率:f L 输出电压:V o 输出电流:I o 工作频率:f S 输出功率:P o 预估效率:η 最大温升:40℃ 4.0变压器设计步骤 4.1选择开关管和输出整流二极管 开关管MOSFET:耐压值为V mos 输出二极管:肖特基二极管 最大反向电压V D 正向导通压降为V F 4.2计算变压器匝比 考虑开关器件电压应力的余量(Typ.=20%) 开关ON:0.8·V D > V in max / N+V o 开关OFF :0.8·V MOS > N·(V o+V F) + V in max 匝比:N min < N < N max 4.3确定最低输入电压和最大占空比

EI 铁芯电源变压器计算步骤.讲义

EI铁芯电源变压器计算步骤 编写者:黄永吾 已知变压器有以下主要参数: 初级电压U1=220V, 频率f=50Hz 次级电压U2=20V, 电流I2=1A 其他一些要求如安规、温升、电压调整率、环境、(防潮、防震、防灰尘等)、工作状态、寿命等。

EI型变压器设计软件计算步骤如下: 1.计算变压器功率容量: 2.选择铁芯型号: 3.计算铁芯磁路等效长度: 4.计算铁芯有效截面积: 5.计算变压器等效散热面积: 6.计算铁芯重量: 7.计算胶芯容纳导线面积: 8.初定电压调整率: 9.选择负载磁通密度: 10.计算匝数: 11.计算空载电流: 12.计算次级折算至初级电流: 13.计算铁芯铁损: 14.计算铁损电流: 15.计算初级电流:

以下为结构计算: 16.计算各绕组最大导线直径: 17.校核能否绕下: 18.计算各绕组平均长度: 19.计算各绕组导线电阻: 20.计算各绕组导线质量: 21.计算各绕组铜损: 22.计算各绕组次级空载电压: 23.核算各绕组次级负载电压: 24.核算初级电流: 25.核算电压调整率: 重复8~25项计算三次: 26.修正次级匝数: 重复8~25项计算三次: 27核算变压器温升:

EI型变压器设计软件计算步骤如下: 1. 计算变压器功率容量:以下为结构计算: 2. 选择铁芯型号:16.计算各绕组最大导线直径: 3. 计算铁芯磁路等效长度:17.校核能否绕下: 4. 计算铁芯有效截面积:18.计算各绕组平均长度: 5. 计算变压器等效散热面积:19.计算各绕组导线电阻: 6. 计算铁芯重量: 20.计算各绕组导线质量: 7. 计算胶芯容纳导线面积:21.计算各绕组铜损: 8. 初定电压调整率:22.计算各绕组次级空载电压: 9. 选择负载磁通密度: 23.核算各绕组次级负载电压: 10.计算匝数:24.核算初级电流: 11.计算空载电流: 25.核算电压调整率: 12.计算次级折算至初级电流:重复8~24项计算三次: 13.计算铁芯铁损:26.修正次级匝数: 14.计算铁损电流:重复8~24项计算三次: 15.计算初级电流: 27.核算变压器温升:

变压器的设计实例

摘要:详细介绍了一个带有中间抽头高频大功率变压器设计过程和计算方法,以及要注意问题。根据开关电源变换器性能指标设计出变压器经过在实际电路中测试和验证,效率高、干扰小,表现了优良电气特性。关键词:开关电源变压器;磁芯选择;磁感应强度;趋肤效应;中间抽头 0 引言 随着电子技术和信息技术飞速发展,开关电源SMPS(switch mode power supply)作为各种电子设备、信息设备电源部分,更加要求效率高、成本小、体积小、重量轻、具有可移动性和能够模块化。变压器作为开关电源必不可少磁性元件,对其进行合理优化设计显得非常重要。在高频开关电源设计中,真止难以把握是磁路部分设计,开关电源变压器作为磁路部分核心元件,不但需要满足上述要求,还要求它性能高,对外界干扰小。由于它复杂性,对其设计一、两次往往不容易成功,一般需要多次计算和反复试验。因此,要提高设计效果,设汁者必须有较高理论知识和丰富实践经验。 1 开关电源变换器性能指标 开关电源变换器部分原理图如图1所示。 https://www.wendangku.net/doc/281142634.html,提示请看下图: 其主要技术参数如下: 电路形式半桥式; 整流形式全波整流; 工作频率 f=38kHz; 变换器输入直流电压 Ui=310V; 变换器输出直流电压 Ub=14.7V; 输出电流 Io=25A; 工作脉冲占空度 D=0.25~O.85; 转换效率η≥85%; 变压器允许温升△τ=50℃; 变换器散热方式风冷; 工作环境温度t=45℃~85℃。 2 变压器磁芯选择以及工作磁感应强度确定 2.1 变压器磁芯选择 目前,高频开关电源变压器所用磁芯材料一般有铁氧体、坡莫合金材料、非晶合金和超微晶材料。这些材料中,坡莫合金价格最高,从降低电源产品成本方面来考虑不宜采用。非晶合金和超微晶材料饱和磁感应

开关电源变压器参数设计步骤详解

开关电源高频变压器设计步骤 步骤1确定开关电源的基本参数 1交流输入电压最小值u min 2交流输入电压最大值u max 3电网频率F l开关频率f 4输出电压V O(V):已知 5输出功率P O(W):已知 6电源效率η:一般取80% 7损耗分配系数Z:Z表示次级损耗与总损耗的比值,Z=0表示全部损耗发生在初级,Z=1表示发生在次级。一般取Z=0.5 步骤2根据输出要求,选择反馈电路的类型以及反馈电压V FB 步骤3根据u,P O值确定输入滤波电容C IN、直流输入电压最小值V Imin 1令整流桥的响应时间tc=3ms 2根据u,查处C IN值 3得到V imin 确定C IN,V Imin值 u(V)P O(W)比例系数(μF/W)C IN(μF)V Imin(V) 固定输 已知2~3(2~3)×P O≥90 入:100/115 步骤4根据u,确通用输入:85~265已知2~3(2~3)×P O≥90 定V OR、V B 固定输入:230±35已知1P O≥240 1根据u由表查出V OR、V B值

2 由V B 值来选择TVS 步骤5根据Vimin 和V OR 来确定最大占空比 Dmax V OR Dmax= ×100% V OR +V Imin -V DS(ON) 1设定MOSFET 的导通电压V DS(ON) 2 应在u=umin 时确定Dmax 值,Dmax 随u 升高而减小 步骤6确定初级纹波电流I R 与初级峰值电流I P 的比值K RP ,K RP =I R /I P u(V) K RP 最小值(连续模式)最大值(不连续模式) 固定输入:100/1150.41通用输入:85~2650.441固定输入:230±35 0.6 1 步骤7确定初级波形的参数 ①输入电流的平均值I AVG P O I A VG= ηV Imin ②初级峰值电流I P I A VG I P = (1-0.5K RP )×Dmax ③初级脉动电流I R u(V) 初级感应电压V OR (V)钳位二极管反向击穿电压V B (V) 固定输入:100/115 6090通用输入:85~265135200固定输入:230±35 135 200

EI 铁芯电源变压器计算步骤

铁芯电源变压器计算步骤 编写者:黄永吾 已知变压器有以下主要参数: 初级电压U1=220V, 频率f=50Hz 次级电压U2=20V, 电流I2=1A 其他一些要求如安规、温升、电压调整率、环境、(防潮、防震、防灰尘等)、工作状态、寿命等。

型变压器设计软件计算步骤如下: 1.计算变压器功率容量: 2.选择铁芯型号: 3.计算铁芯磁路等效长度: 4.计算铁芯有效截面积: 5.计算变压器等效散热面积: 6.计算铁芯重量: 7.计算胶芯容纳导线面积: 8.初定电压调整率: 9.选择负载磁通密度: 10.计算匝数: 11.计算空载电流: 12.计算次级折算至初级电流: 13.计算铁芯铁损: 14.计算铁损电流: 15.计算初级电流:

16.计算各绕组最大导线直径: 17.校核能否绕下: 18.计算各绕组平均长度: 19.计算各绕组导线电阻: 20.计算各绕组导线质量: 21.计算各绕组铜损: 22.计算各绕组次级空载电压: 23.核算各绕组次级负载电压: 24.核算初级电流: 25.核算电压调整率: 重复8~25项计算三次: 26.修正次级匝数: 重复8~25项计算三次: 27核算变压器温升:

型变压器设计软件计算步骤如下: 1. 计算变压器功率容量:以下为结构计算: 2. 选择铁芯型号:16.计算各绕组最大导线直径: 3. 计算铁芯磁路等效长度:17.校核能否绕下: 4. 计算铁芯有效截面积:18.计算各绕组平均长度: 5. 计算变压器等效散热面积:19.计算各绕组导线电阻: 6. 计算铁芯重量: 20.计算各绕组导线质量: 7. 计算胶芯容纳导线面积:21.计算各绕组铜损: 8. 初定电压调整率:22.计算各绕组次级空载电压: 9. 选择负载磁通密度: 23.核算各绕组次级负载电压: 10.计算匝数:24.核算初级电流: 11.计算空载电流: 25.核算电压调整率: 12.计算次级折算至初级电流:重复8~24项计算三次: 13.计算铁芯铁损:26.修正次级匝数: 14.计算铁损电流:重复8~24项计算三次: 15.计算初级电流: 27.核算变压器温升:

变压器的设计过程包括五个步骤确定原副边匝数比

变压器的设计过程包括五个步骤:①确定原副边匝数比;②确定原副边匝数;③确定绕组的导线线径;④确定绕组的导线股数;⑤核算窗口面积。 (1)原副边变比 为了提高高频变压器的利用率,减小开关管的电流,降低输出整流二极管的反向电压,减小损耗和降低成本,高频变压器的原副边变比应尽量大一些。 为了在任意输入电压时能够得到所要求的电压,变压器的变比应按最低输入电压选择。选择副边的最大占空比为,则可计算出副边电压最小值为:,式中,为输出电压最大值,为输出整流二极管的通态压降,为滤波电感上的直流压降。原副边的变比为:。 (2)确定原边和副边的匝数 首先选择磁芯。为了减小铁损,根据开关频率,参考磁芯材料手册,可确定最高工作磁密、磁芯的有效导磁截面积、窗口面积。则变压器副边匝数为:。根据副边匝数和变比,可计算原边匝数为:。 (3)确定绕组的导线线径 在选用导线线径时,要考虑导线的集肤效应。所谓集肤效应,是指当导线中流过交流电流时,导线横截面上的电流分布不均匀,中间部分电流密度小,边缘部分电流密度大,使导线的有效导电面积减小,电阻增加。在工频条件下,集肤效应影响较小,而在高频时影响较大。导线有效导电面积的减小一般采用穿透深度来表示。所谓穿透深度,是指电流密度下降到导线表面电流密度的0.368(即:)时的径向深度。,式中,,为导线的磁导率,铜的相对磁导率为,即:铜的磁导率为真空中的磁导率,为导线的电导率,铜的电导率为。 为了有效地利用导线,减小集肤效应的影响,一般要求导线的线径小于两倍的穿透深度,即。如果要求绕组的线径大于由穿透深度所决定的最大线径时,可采用小线径的导线多股并绕或采用扁而宽的铜皮来绕制,铜皮的厚度要小于两倍的穿透深度。 (4)确定绕组的导线股数 绕组的导线股数决定于绕组中流过的最大有效值电流和导线线径。在考虑集肤效应确定导线的线径后,我们来计算绕组中流过的最大有效值电流。 原边绕组的导线股数:变压器原边电流有效值最大值,那么原边绕组的导线股数(式中,J为导线的电流密度,一般取J=3~5 , 为每根导线的导电面积。)。副边绕组的导电股数:①全桥方式:变压器只有一个副边绕组,根据变压器原副边电流关系,副边的电流有效值最大值为:;②半波方式:变压器有两个副边绕组,每个负载绕组分别提供半个周期的负载电流,因此其有效值为(为输出电流最大值)。因此副边绕组的导线股数为 (5)核算窗口面积 在计算出变压器的原副边匝数、导线线径及股数后,必须核算磁芯的窗口面积是否能够绕得下或是否窗口过大。如果窗口面积太小,说明磁芯太小,要选择大一点的磁芯;如果窗口面积过大,说明磁芯太大,可选择小一些的磁芯。重新选择磁芯后,再重新计算,直到所选磁芯基本合适为止

反击式开关电源变压器设计

反激式开关电源变压器的设计 反激式变压器是反激开关电源的核心,它决定了反激变换器一系列的重要参数,如占空比D,最大峰值电流,设计反激式变压器,就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。这样可以让其的发热尽量小,对器件的磨损也尽量小。同样的芯片,同样的磁芯,若是变压器设计不合理,则整个开关电源的性能会有很大下降,如损耗会加大,最大输出功率也会有下降,下面我系统的说一下我算变压器的方法。 算变压器,就是要先选定一个工作点,在这个工作点上算,这个是最苛刻的一个点,这个点就是最低的交流输入电压,对应于最大的输出功率。下面我就来算了一个输入85V到265V,输出5V,2A 的电源,开关频率是100KHZ。 第一步就是选定原边感应电压VOR,这个值是由自己来设定的,这个值就决定 了电源的占空比。可能朋友们不理解什么是原边感应电压,是这样的,这要从下面看起,慢慢的来, 这是一个典型的单端反激式开关电源,大家再熟悉不过了,来分析一下一个工作周期,当开关管开通的时候,原边相当于一个电感,电感两端加上电压,其电流值不会突变,而线性的上升,有公式上升了的I=Vs*ton/L,这三项分别是原边输入电压,开关开通时间,和原边电感量.在开关管关断的时候,原边电感放电,电感电流又会下降,同样要尊守上面的公式定律,此时有下降了的I=VOR*toff/L,这三项分别是原边感应电压,即放电电压,开关管关断时间,和电感量.在经过一个周期后,原边电感电流的值会回到原来,不可能会变,所以,有VS*TON/L=VOR*TOFF/L,,上升了的,等于下降了的,懂吗,好懂吧,上式中可以用D来代替TON,用1-D来代替TOOF,移项可得,D=VOR/(VOR+VS)。此即是最大占空比了。比如说我设计的这个,我选定感应电压为80V,VS为90V ,则D=80/(*80+90)=0.47 第二步,确实原边电流波形的参数. 原边电流波形有三个参数,平均电流,有效值电流,峰值电流.,首先要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下图所示,画的不好,但不要笑啊.这是一个梯形波横向表示时间,纵向表示电流大小,这个波形有三个值,一是平均值,二是有效值,三是其峰值,平均值就是把这个波形的面积再除以其时间.如下面那一条横线所示,首先要确定这个值,这个值是这样算的,电流平均值=输出功率/效率*VS,因为输出功率乘以效率就是输入功率,然后输入功率再除以输入电压就是输入电流,这个就是平均值电流。现在下一步就是求那个电流峰值,尖峰值是多少呢,这个我们自己还要设定一个参数,这个参数就是KRP,所谓KRP,就是指最大脉动电流和

24V电源变压器设计

24V电源变压器是低频变压器. 本文介绍的方法适合50Hz一千瓦以下普通交流变压器的设计. (1) 电源变压器的铁心 它一般采用硅钢片. 硅钢片越薄,功率损耗越小,效果越好.整个铁心是有许多硅钢片叠成的,每片之间要绝缘.买来的硅钢片, 表面有一层不导电的氧化膜, 有足够的绝缘能力.国产小功率变压器常用标准铁心片规格见后续文章. (2) 电源变压器的简易设计 设计一个 变压器,主要是根据电功率选择变压器铁心的截面积,计算初次级各线圈的圈数等.所谓铁心截面积S是指硅钢片中间舌的标准尺寸a和叠加起来的总厚度b的乘积.如果24V电源变压器的初级电压是U1,次级有n个组,各组电压分别是U21,U22,┅,U2n, 各组电流分别是I21,I22,┅,I2n,...计算步骤如下: 第一步,计算次级的功率P2.次级功率等于次级各组功率的和,也就是P2 =U21*I21+U22*I22+┅+U2n*I2n. 第二步, 计算变压器的功率P.算出P2后.考虑到变压器的效率是η,那么初级功率P1=P2/η,η一般在0.8~0.9之间.变压器的功率等于初,次级功率之和的一半,也就是P=(P1+P2)/2 第三步, 查铁心截面积S.根据变压器功率,由式(2.1)计算出铁心截面积S,并且从国产小功率变压器常用的标准铁心片规格表中选择铁心片规格和叠厚. 第四步, 确定每伏圈数N.根据铁心截面积S和铁心的磁通密度B,由式(2.2)得到初级线圈的每伏圈数N.铁心的B值可以这样选取: 质量优良的硅钢片,取11000高斯;一般硅钢片,取10000高斯;铁片,取7000高斯.考到导线电阻的压降, 次级线圈每伏圈数N'应该比N增加5%~10%,也就是N'在1.05N~1.1N之间选取. 第五步,初次级线圈的计算.初级线圈N1=N*U1.次级线圈N21=N'*U21,N22=N'*U22 ┅,N2 =N'*U2n. 第六步, 查导线直径.根据各线圈的电流大小和选定的电流密度,由式(2.3)可以得到各组线圈的导线直径.一般24V电源变压器的电流密度可以选用3安/毫米2 第七步, 校核. 根据计算结果,算出线圈每层圈数和层数,再算出线圈的大小,看看窗口是否放得下.如果放不下,可以加大一号铁心,如果太空,可以减小一号铁心.采用国家标准GEI铁心,而且舌宽a和叠厚b的比在1:1~1:1.7之间, 线圈是放得下的.各参数的计算公式如下: ln(S)=0.498*ln(P)+0.22 ┅(2.1) ln(N)=-0.494*ln(P)-0.317*ln(B)+6.439┅(2.2) ln(D)=0.503*ln(I)-0.221┅(2.3) 变量说明: P: 变压器的功率. 单位: 瓦(W) B: 硅钢片的工作磁通密度. 单位: 高斯(Gs) S: 铁心的截面积. 单位: 平方厘米(cm2) N: 线圈的每伏圈数. 单位: 圈每伏(N/V) I: 使用电流. 单位: 安(A) D: 导线直径. 单位: 毫米(mm) (二)GEI铁心规格

开关电源变压器设计资料完整版

开关电源变压器设计 开关变压器是将DC 电压﹐通过自激励震荡或者IC 它激励间歇震荡形成高频方波﹐通过变压器耦合到次级,整流后达到各种所需DC 电压﹒ 变压器在电路中电磁感应的耦合作用﹐达到初﹒次级绝缘隔离﹐输出实现各种高频电压﹒ 目的﹕减小变压器体积﹐降低成本﹐使设备小形化﹐节约能源﹐提高稳压精度﹒ N 工频变压器与高频变压器的比较﹕ 工频 高频 E =4.4f N Ae Bm f=50HZ E =4.0f N Ae Bm f=50KHZ N Ae Bm 效率﹕ η=60-80 % (P2/P2+Pm+ P C ) η>90% ((P2/P2+Pm ) 功率因素﹕ Cosψ=0.6-0.7 (系统100W 供电142W) Cosψ>0.90 (系统100W 供电111W) 稳压精度﹕ ΔU%=1% (U20-U2/U20*100) ΔU<0.2% 适配.控制性能﹕ 差 好 体积.重量 大 小

开关变压器主要工作方式 一.隔离方式: 有隔离; 非隔离 (TV&TVM11) 二.激励方式: 自激励; 它激励 (F + & IC) 三.反馈方式: 自反馈; 它反馈 (F- & IC) 四.控制方式: PWM: PFM (T & T ON ) 五.常用电路形式: FLYBACK & FORWARD 一.隔离方式: 二.

开关变压器主要设计参数 静态测试参数: R DC. L. L K. L DC. TR. IR. HI-POT. IV O-P.Cp. Z. Q.……… 动态测试参数: Vi. Io. V o. Ta. U. F D max…………. 材料选择参数 CORE: P. Pc. u i. A L. Ae. Bs……. WIRE: Φ℃. ΦI max. HI-POT…….. BOBBIN: UL94 V--O.( PBT. PHENOLIC. NYLON)………. TAPE: ℃. δh. HI-POT…….. 制程设置要求 P N…(SOL.SPC).PN//PN.PN-PN. S N(SOL.SPC).Φn. M tape:δ&w TAPE:δ&w. V℃……..

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算

1. 确定电源规格. .输入电压范围Vin=85—265Vac; .输出电压/负载电流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A; .变压器的效率?=0.90 2. 工作频率和最大占空比确定. 取:工作频率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0.45. T=1/fosc=10us.Ton(max)=0.45*10=4.5us Toff=10-4.5=5.5us. 3. 计算变压器初与次级匝数比n(Np/Ns=n). 最低输入电压Vin(min)=85*√2-20=100Vdc(取低频纹波为20V). 根据伏特-秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n. n= [Vin(min)* Dmax]/ [(Vout+Vf)*(1-Dmax)] n=[100*0.45]/[(5+1.0)*0.55]=13.64 4. 变压器初级峰值电流的计算. 设+5V输出电流的过流点为120%;+5v和+12v整流二极管的正向压降均为1.0V. +5V输出功率Pout1=(V01+Vf)*I01*120%=6*10*1.2=72W +12V输出功率Pout2=(V02+Vf)*I02=13*1=13W 变压器次级输出总功率Pout=Pout1+Pout2=85W 1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout/ Ip1=2*Pout/[?(1+k)*Vin(min)*Dmax] =2*85/[0.90*(1+0.4)*100*0.45] =3.00A Ip2=0.4*Ip1=1.20A 5. 变压器初级电感量的计算. 由式子Vdc=Lp*dip/dt,得: Lp= Vin(min)*Ton(max)/[Ip1-Ip2] =100*4.5/[3.00-1.20] =250uH 6.变压器铁芯的选择. 根据式子Aw*Ae=P t*106/[2*ko*kc*fosc*Bm*j*?],其中: Pt(变压器的标称输出功率)= Pout=85W Ko(窗口的铜填充系数)=0.4 Kc(磁芯填充系数)=1(对于铁氧体), 变压器磁通密度Bm=1500 Gs j(电流密度): j=5A/mm2; Aw*Ae=85*106/[2*0.4*1*100*103*1500Gs*5*0.90]

开关电源变压器的设计案例

1.单端反激式开关电源变压器设计 链接: https://www.wendangku.net/doc/281142634.html,/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=582297& highlight=%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%8F%98%E 5%8E%8B%E5%99%A8 2.开关电源变压器详细设计实例 链接: https://www.wendangku.net/doc/281142634.html,/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=581885& highlight=%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%8F%98%E 5%8E%8B%E5%99%A8 3.单端反激开关电源变压器设计总结 https://www.wendangku.net/doc/281142634.html,/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=256491& highlight=%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%8F%98%E 5%8E%8B%E5%99%A8 4.开关电源变压器设计+破解过程 https://www.wendangku.net/doc/281142634.html,/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=533754& highlight=%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%8F%98%E 5%8E%8B%E5%99%A8 5.开关电源变压器设计教程 https://www.wendangku.net/doc/281142634.html,/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=173418& highlight=%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%8F%98%E 5%8E%8B%E5%99%A8 6.浅议开关电源变压器的检测方法 https://www.wendangku.net/doc/281142634.html,/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=553265& highlight=%E5%BC%80%E5%85%B3%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%8F%98%E 5%8E%8B%E5%99%A8

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算

1. 确定电源规格. 输入电压范围Vin=85 —265Vac; 输出电压/ 负载电 流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A; 变压器的效率?=0.90 2. 工作频率和最大占空比确定. 取: 工作频率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0.45. T=1/fosc=10us.Ton(max)=0.45*10=4.5us Toff=10-4.5=5.5us. 3. 计算变压器初与次级匝数比n(Np/Ns=n). 最低输入电压Vin(min)=85* “2-20=100Vdc( 取低频纹波为20V). 根据伏特- 秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n. n= [Vin(min)* Dmax]/ [(Vout+Vf)*(1-Dmax)] n=[100*0.45]/[(5+1.0)*0.55]=13.64 4. 变压器初级峰值电流的计算. 设+5V输岀电流的过流点为120%;+5v 和+12v整流二极管的正向压降均为 1.0V. +5V 输出功率Pout1=(V01+Vf)*I01*120%=6*10*1.2=72W +12V 输岀功率 Pout2=(V02+Vf)*I02=13*1=13W 变压器次级输岀总功率Pout=Pout1+Pout2=85W 1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout/ Ip1=2*Pout/[?(1+k)*Vin(min)*Dmax] =2*85/[0.90*(1+0.4)*100*0.45] =3.00A Ip2=0.4*Ip1=1.20A 5. 变压器初级电感量的计算. 由式子Vdc=Lp*dip/dt, 得: Lp= Vin(min)*Ton(max)/[Ip1-Ip2] =100*4.5/[3.00-1.20] =250uH 6. 变压器铁芯的选择. 根据式子Aw*Ae=P t*106/[2*ko*kc*fosc*Bm*j*?], 其中: Pt( 变压器的标称输岀功率)= Pout=85W Ko( 窗口的铜填充系数)=0.4 Kc( 磁芯填充系数)=1( 对于铁氧体), 变压器磁通密度Bm=1500 Gs j( 电流密度): j=5A/mm2; Aw*Ae=85*106/[2*0.4*1*100*103*1500Gs*5*0.90]

开关电源变压器设计

开关电源变压器设计 1.前言 2.变压器设计原则 3.系统输入规格 4.变压器设计步骤 4.1 选择开关管和输出整流二极管 4.2 计算变压器匝比 4.3确定最低输入电压和最大占空比 4.4反激变换器的工作过程分析 4.5计算初级临界电流均值和峰值 4.6计算变压器初级电感量 4.7 选择变压器磁芯 4.8 计算变压器初级匝数、次级匝数和气隙长度 4.9 满载时峰值电流 4.10 最大工作磁芯密度Bmax 4.11 计算变压器初级电流、副边电流的有效值 4.12 计算原边绕组、副边绕组的线径,估算窗口占有率 4.13 计算绕组的铜损 4.14 变压器绕线结构及工艺 5. 实例设计—12W Flyback 变压器设计 / 、八— 1.前言 ?反激变换器优点: 电路结构简单 成本低廉 容易得到多路输出 应用广泛,比较适合100W 以下的小功率电源 ?设计难点变压器的工作模式随着输入电压及负载的变化而变化低输入电压,满载条件下变压器工作在连续电流模式高输入电压,轻载条件下变压器工作在非连续电流模式 2.变压器设计原则( CCM ) ( DCM )

?温升 安规对变压器温升有严格的规定。 Class A 的绝对温度不超过 90°C ; Class B 不能超过110°C 。因此,温升在规定范围内,是我们设计变压器必须遵循的准则。 ? 成本 开关电源设计中, 成本是主要的考虑因素, 而变压器又是电源系统的重要组成部分, 因此如何将变 压器的价格,体积和品质最优化,是开关电源设计者努力的方向。 3. 系统输入规格 输入电压: Vacmin~ Vacmax 输入频率: f L 输出电压: V o 输出电流: I o 工作 频率: f S 输出功率: P o 预估效率:n 最大温升:40 °C 4.0 变压器设计步骤 4.1 选择开关管和输出整流二极管 开关管 MOSFET: 耐压值为 V mos 输出二极管 :肖特基二极管 最大反向电压 V D 正向导通压降为 V F 4.2 计算变压器匝比 考虑开关器件电压应力的余量 (Typ.=20%) 开关 ON : 0.8 ? V D > V in max / N + V 。 开关 OFF : 0.8 ? V MOS > N ? ( V o + V F )+ V in max 匝比 max N min < N < N

开关电源的设计步骤

【开篇】 针对开关电源很多人觉得难,主要是理论与实践相结合;万事开头难,我在这里只能算抛砖引玉,慢慢讲解如何设计,有任何技术问题可以随时打断,我将尽力来进行解答。设计一款开关电源并不难,难就难在做精;我也不是一个很精熟的工程师,只能算一个领路人。希望大家喜欢大家一起努力!! 【第一步】 开关电源设计的第一步就是看规格,具体的很多人都有接触过;也可以提出来供大家参考,我帮忙分析。 我只带大家设计一款宽范围输入的,12V2A 的常规隔离开关电源 1. 首先确定功率,根据具体要求来选择相应的拓扑结构;这样的一个开关电源多选择反激式(flyback) 基本上可以满足要求 备注一个,在这里我会更多的选择是经验公式来计算,有需要分析的,可以拿出来再讨论【第二步】 2.当我们确定用flyback 拓扑进行设计以后,我们需要选择相应的PWM IC 和MOS 来进行初步的电路原理图设计(sch) 无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。对里面的计算我还会进行分解 分立式:PWM IC 与MOS 是分开的,这种优点是功率可以自由搭配,缺点是设计和调试的周期会变长(仅从设计角度来说) 集成式:就是将PWM IC 与MOS 集成在一个封装里,省去设计者很多的计算和调试分步,适合于刚入门或快速开发的环境 集成式,多是指PWM controller 和power switch 集成在一起的芯片 不限定于是PSR 还是SSR 【第三步】 3. 确定所选择的芯片以后,开始做原理图(sch),在这里我选用ST VIPer53DIP(集成了MOS) 进行设计,原因为何(因为我们是销售这一颗芯片的)? 设计之前最好都先看一下相应的datasheet,自己确认一下简单的参数 无论是选用PI 的集成,或384x 或OB LD 等分立的都需要参考一下datasheet 一般datasheet 里都会附有简单的电路原理图,这些原理图是我们的设计依据 【第四步】 4. 当我们将原理图完成以后,需要确定相应的参数才能进入下一步PCB Layout 当然不同的公司不同的流程,我们需要遵守相应的流程,养成一个良好的设计习惯,这一步可能会有初步评估,原理图确认,等等,签核完毕后就可以进行计算 一般有芯片厂家提供相关资料 【第五步】 5. 确定开关频率,选择磁芯确定变压器 芯片的频率可以通过外部的RC 来设定,工作频率就等于开关频率,这个外设的功能有利于我们更好的设计开关电源,也可以采取外同步功能。 一般AC2DC 的变换器,工作频率不宜设超过100kHz,主要是开关电源的频率过高以后,不利于系统的稳定性,更不利于EMC 的通过性 频率太高,相应的di/dt dv/dt 都会增加,除PI 132kHz 的工作频率之外,大家可以多参

开关电源变压器的设计

下面我们以输出功率为5瓦以下的开关电源为例,讲解一下开关电源变压器的设计。 1 电气要求: 1.输入电压:AC 90-264V/50-60HZ 2.输出电压:5±0.2 V 3.输出电流:1A 2 设计流程介绍: 2.1 线路图如下: 说明: W1,W3是做屏蔽用的,对EMI有作用; Np是初级线圈(主线圈); Nb是辅助线圈; Ns次级线圈(二次侧圈数)。 2.2 变压器计算: 2.2.1 变压器的参数说明: 依据变压器计算公式 ?B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss) ?Lp = 一次侧电感值(uH) ?Ip = 一次侧峰值电流(A) ?Np = 一次侧(主线圈)圈数 ?Ae = 铁心截面积(cm2) ?B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定,以浙江东磁公司的DMR40为例,100℃时的B(m ax)为4000 Gauss,设计时应考虑零件误差,所以一般取3000~3600 Gauss之间,若所设计的p ower为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss左右,以避免铁心因高温而饱合,一般而言铁心的

尺寸越大,Ae越高,所以可以做较大瓦数的Power。 2.2.2 决定占空比: 由以下公式可决定占空比,占空比的设计一般以50%为基准,占空比若超过50%易导致振荡的发生。 ?NS = 二次侧圈数 ?NP = 一次侧圈数 ?Vo = 输出电压 ?VD= 二极管顺向电压 ?Vin(min) = 滤波电容上的最小电压值 ? D =占空比 2.2.3 决定Pout,Ip,Lp,Nps,Np,Ns值: Pout=V2 x Iout x 120% V2=Vout + Vd + Vt 因为I1p是峰峰值,如下图: 所以 Lp= 简化后 Lp= Nps=

从《精通开关电源设计》整理出的“反激变换器的设计步骤”

从《精通开关电源设计》 整理出的 “反激变换器的设计步骤 齐纳管吸收漏感能量的反激变换器: 0. 设计前需要确定 的参数 开关管 Q 的耐压值: Vmq 输入电压范围: Vinmin ? Vinmax 输出电压 Vo 电源额定输出功率:Po (或负载电流Io ) 电源效率: X 电流/磁通密度纹波率:r (取0.5,见注释C ) 工作频率: f 最大输出电压纹波: Vopp1. 齐纳管 DZ 的稳压值 Vz Vz 2. 一次侧等效输出电压 Vor Vor = Vz / 1.4 (见注释 A )3. 匝比 n (Np/Ns ) 般取0.5?1V 。4.最大占空比的理论值 Dmax Dmax = Vor / (Vor + Vinmin ) ,此值是转换器效率为 100%时的 理论值,用于粗略估计占空比是否合适,后面用更精确的算 法计算。 般控制器的占空比限制 Dlim 的典型值为 70%。 上面是先试着确定 Vz ,也可以先试着确定 n ,原则是n = Vin n = Vor / (Vo + Vd ) ,其中 Vd 是输出二极管 D 的正向压降,

/ Vo,Vin 可以取希望的工作输入电压,然后计算出Vor,Vz, Dmax 等,总之这是计算的“起步”过程,根据后面计算考虑实际情况对n 进行调整,反复计算,可以得到比较合理的 选 择。 5. 负载电流Io Io = Po / Vo,如果有多个二次绕组,可以用单一输出等 效。 6. 一次侧有效负载电流Ior Ior = Io / n ,由Ior X Np = Io X Ns 得来。7.占空比 D D = Iin / (Iin + Ior) ,其中lin = Pin / Vin,而Pin = Po / X。这 里Vin 取Vinmin 。(见注释B)8. 二次电流斜坡中心值Il Il = Io / (1 - D)9. 一次电流斜坡中心值Il r Ilr = Il / n10. 峰值开关电流 Ipk Ipk = (1 + 0.5 X r) X Ilr11.伏秒数Et Et = Vinmin X D / f ,(Et = Von X Ton = Vinmin X D/f) 12. 一次电感Lp Lp = Et / (Ilr X r)13. 磁芯选 择 (1) Ve = 0.7 X (((2 +「)八2) / r) X (Pin / f) , Ve 单位cmT ; f单位KHz,根据此式确定磁芯有效体积Ve,寻找符合此要 求的磁芯。(见注释 D ) (2)最适合反激变压器的磁芯是“ E Cores”和“ U Cores”,“ ETD'、” ER'、“ RM'这三种用于反激性能一般,而 “ Planar E”、

开关电源变压器设计

。 开关电源变压器设计 1.前言 2.变压器设计原则 3.系统输入规格 4.变压器设计步骤 选择开关管和输出整流二极管 计算变压器匝比 确定最低输入电压和最大占空比 ^ 反激变换器的工作过程分析 计算初级临界电流均值和峰值 计算变压器初级电感量 选择变压器磁芯 计算变压器初级匝数、次级匝数和气隙长度 满载时峰值电流 最大工作磁芯密度Bmax 计算变压器初级电流、副边电流的有效值 】 计算原边绕组、副边绕组的线径,估算窗口占有率 计算绕组的铜损 4.14变压器绕线结构及工艺 5.实例设计—12W Flyback变压器设计 1.前言 ◆反激变换器优点: 电路结构简单 * 成本低廉 容易得到多路输出 应用广泛,比较适合100W以下的小功率电源 ◆设计难点

变压器的工作模式随着输入电压及负载的变化而变化 低输入电压,满载条件下变压器工作在连续电流模式 ( CCM ) 高输入电压,轻载条件下变压器工作在非连续电流模式 ( DCM ) " 2.变压器设计原则 ◆温升 安规对变压器温升有严格的规定。Class A的绝对温度不超过90°C; Class B不能超过110°C。因此,温升在规定范围内,是我们设计变压器必须遵循的准则。 ◆成本 开关电源设计中,成本是主要的考虑因素,而变压器又是电源系统的重要组成部分,因此如何将变压器的价格,体积和品质最优化,是开关电源设计者努力的方向。 ( 3.系统输入规格 输入电压:Vacmin~ Vacmax 输入频率:f L 输出电压:V o 输出电流:I o 工作频率:f S 输出功率:P o { 预估效率:η 最大温升:40℃ 变压器设计步骤 选择开关管和输出整流二极管 开关管MOSFET:耐压值为V mos 输出二极管:肖特基二极管 最大反向电压V D ^ 正向导通压降为V F 计算变压器匝比

制作变压器的三个主要步骤

制作变压器的三个主要步骤江苏省泗阳县李口中学沈正中 1、变压器铁芯面积与功率关系 S=K 式中的S为变压器铁芯面积,单位为cm2(平方厘米);P为变压器总输出功率,单位为W(瓦);K为经验系数,其大小与P的对应关系可参考下表来选用。 2、计算每伏匝数 变压器的其中一个绕组感应电动势有效值为 E=4.44f NBS×10-4 这个绕组每1V感应电动势的匝数为:N0=。 式中的E为这个绕组两端的总电压,单位为V(伏特);f为交流电的频率,单位为Hz(赫兹);N为这个绕组总匝数,单位为匝;B为磁感应强度,单位为T(特斯拉);S为变压器铁芯面积,单位为cm2(平方厘米);N0为每伏匝数,单位为匝/伏。 由于一般工频f=50Hz,于是上式可写成:。 注:不同的硅钢片,所允许的B值也不同:

冷扎硅钢片D310取1.2~1.4T;热扎硅钢片D41、D42取1~1.2T;D43取1.1~1.2T;对于XED、XCD、BOD晶粒取向冷扎硅钢带,B 值可取1.6~1.8T;一般电机用热扎硅钢片D21~D22取0.5~0.7T。 如果不知道硅钢片的牌号,按经验可以将硅钢片扭一扭,如硅钢片薄而脆的则磁性能较好(俗称高硅),B可取大些;若硅钢片厚而软的,则磁性能较差(俗称低硅),B可取小些。一般B可取在0.7~1T之间。 一般说来,B值取低限,将使匝数增加,用铜量增加,费用增加,但也带来空载损耗小,铁芯损耗小、绕组发热小、绝缘不易老化等好处。另外,如果在取铁芯截面时,取得稍大些时,用铁量增加,则会使绕组匝数减小,用铜量减小,即用铁量与用铜量成反比关系。 3、计算导线直径 线圈承受电流与导线截面积关系式为:I=jS 。 式中的S为导线截面积,单位为mm2(平方毫米),I为电流,单位为A(安培);j为电流密度,单位为A/mm2(安/毫米2)。 上式中电流密度一般选用j=2~3A/mm2,变压器短时工作时可以取j=4~5A/mm2。如果取j=2.5A/mm2时,则: d=0.715 式中d为导线直径,单位为mm(毫米)。

开关电源功率变压器设计方法

开关电源功率变压器的设计方法 1、开关电源功率变压器的特性 功率变压器是开关电源中非常重要的部件,它和普通电源变压器一样也是通过磁耦合来传输能量的。不过在这种功率变压器中实现磁耦合的磁路不是普通变压器中的硅钢片,而是在高频情况下工作的磁导率较高的铁氧体磁心或铍莫合金等磁性材料,其目的是为了获得较大的励磁电感、减小磁路中的功率损耗,使之能以最小的损耗和相位失真传输具有宽频带的脉冲能量。 图1(a)为加在脉冲变压器输入端的矩形脉冲波,图1(b)为输出端得到的输出波形,可以看出脉冲变压器带来的波形失真主要有以下几个方面: (a)输入波形(b)输出波形 图1脉冲变压器输入、输出波形 (1)上升沿和下降沿变得倾斜,即存在上升时间和下降时间; (2)上升过程的末了时刻,有上冲,甚至出现振荡现象; (3)下降过程的末了时刻,有下冲,也可能出现振荡波形; (4)平顶部分是逐渐降落的。 这些失真反映了实际脉冲变压器和理想变压器的差别,考虑到各种因素对波形的影响,可以得到如图2所示的脉冲变压器等效电路。 图中:Rsi——信号源Ui的内阻 Rp——一次绕组的电阻 Rm——磁心损耗(对铁氧体磁心,可以忽略) T——理想变压器

Rso——二次绕组的电阻 RL——负载电阻 C1、C2——一次和二次绕组的等效分布电容 Lin、Lis——一次和二次绕组的漏感 Lm1——一次绕组电感,也叫励磁电感 n——理想变压器的匝数比,n=N1/N2 图2脉冲变压器的等效电路 将图2所示电路的二次回路折合到一次,做近似处理,合并某些参数,可得图3所示电路,漏感Li包括Lin和Lis,总分布电容C包括C1和C2;总电阻RS包括Rsi、RP和Rso;Lm1是励磁电感,和前述的Lm1相同;RL′是RL等效到一次侧的阻值,RL′=RL/n2,折合后的输出电压U′o=Uo/n。 经过这样处理后,等效电路中只有5个元件,但在脉冲作用的各段时间内,每个元件并不都是同时起主要作用,我们知道任何一个脉冲波形可以分解成基波与许多谐波的叠加。脉冲的上升沿和下降沿包含着各种高频分量,而脉冲的平顶部分包含着各种低频分量。因此在上升、下降和平顶过程中,各元件(L、C等)表现出来的阻抗也不一样,因此我们把这一过程分成几个阶段来分析,分别找出各阶段起主要作用的元件,而忽略次要的因素。例如,当输入信号为矩形脉冲时,可以分3个阶段来分析,即上升阶段、平顶阶段和下降阶段。 (1)上升阶段 对于通常的正脉冲而言,上升阶段即脉冲前沿,信号中包含丰富的高频成分,当高频分量通过脉冲变压器时,在图3所示的等效电路中,C的容抗1/ωC很小,而Lm1的感抗ωLm1很大,相比起来,可将Lm1的作用忽略,而在串联的支路中,

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