开关电源功率变压器的设计方法

Pt的大小取决于变压器输出功率及输出侧整流电路形式：

全桥电路，桥式整流：Pt=(1＋1/n)Po　　半桥电路，双半波整流：Pt=(1/n＋)Po　推挽电路，双半波整流：Pt=(/n＋)Po式中：Po=UoIo，直流输出功率。Pt可在（2～2.8）Po范围内变化，Po及Pt均以瓦（W）为单位。n=N1/N2, 变压匝数比。

2）确定磁通密度Bm

Bm与磁心的材料、结构形式及工作频率等因素有关，又要考虑温升及磁心不饱和等要求。对于铁氧体磁心多采用0.3T（特斯拉）左右。

3）计算磁心面积乘积Sp

Sp等于磁心截面积Sc（cm2）及窗口截面积So（cm2）的乘积，即

Sp=ScSo=[(Pt×104)/4BmfKwKj]1.16(cm4)

式中：Kw——窗口占空系数，与导线粗细、绕制工艺及漏感和分布电容的要求等有关。一般低压电源变压器取Kw=0.2～0.4。

Kj——电流密度系数，与铁心形式、温升要求等有关。对于常用的E型磁心，当温升要求为25℃时，Kj=366；要求50℃时，Kj=534。环型磁心，当温升要求为25℃时，Kj=250;要求50℃时，Kj=365。

由Sp值选择适用于或接近于Sp的磁性材料、结构形式和磁心规格。

（2）计算绕组匝数

1）一次绕组匝数：N1=(Up1ton×10－2)/2BmSc(匝)

式中：Up1——一次绕组输入电压幅值（V）

　　ton——一次绕组输入电压脉冲宽度（μs）

2）二次绕组匝数：N2=(Up2N1）/Up1（匝）

……

Ni=(UpiN1）/Up1(匝)

式中：Up2…Upi——二次绕组输出电压幅值（V）

（3）选择绕组导线

导线截面积Smi=Ii/j(mm2)

式中：Ii——各绕组电流有效值（A）

j——电流密度

j=KjSp－0.14×10－2(A/mm2)

（4）损耗计算

1）绕组铜损Pmi=Ii2Rai(W)

式中：Rai——各绕组交流电阻（Ω），

Ra=KrRd，Rd——导线直流电阻，Kr——趋表系

数,Kr=(D/2)2/(D－△)·△,D——圆导线

直径（mm），△——穿透深度（mm），圆铜导线△

=66.1/f0.5（f：电流频率，Hz）

变压器为多绕组时，总铜损为

Pm= Ii2Rai(W)

2）磁心损耗Pc=PcoGc

式中：Pco——在工作频率及工作磁通密度情况下单

位质量的磁心损耗（W/kg）

Gc——磁心质量（kg）

3）变压器总损耗Pz=Pm＋Pc（W）

（5）温升计算

变压器由于损耗转变成热量，使变压器温度上升，其温升数值与变压器表面积ST有关

式中：Sp——磁心面积乘积（cm4）

　　KS——表面积系数，E型磁心KS=41.3，环型

磁心KS=50.9

5.2单极性开关电源变压器的计算

设计前应确定下列基本条件：电路形式，工作频率，变换器输入最高和最低电压，输出电压电流，开关管最大导通时间，对漏感及分布电容的要求，工作环境条件等。