最全开关电源变压器的计算公式，给大家整理好了

思睿达小妹妹

在电子专业里，经常能看到变压器的身影，变压器是一种供电所常用的机器，它的主要作用是改变电压。变压器的工作原理其实很简单，就是通过电磁感应让交流电的电压发生改变。其主要构件包括初级线圈、次级线圈、铁芯。其实变压器的作用不只是改变电压那么简单，它的作用还包括电压变换电流变化等。

接下来，小编为大家整理了开关电源变压器相关的计算公式，赶紧收藏起来吧！

1、确定系统规格

: ?3 S9 X, [+ X/ n

最小AC输入电压：VACMIN，单位：伏特。

0 S3 O9 r4 Q6 M3 F

最大AC输入电压：VACMAX，单位：伏特。

输入电压频率：fL，50Hz或者60Hz。

( m, z* ]. Y$ |

输出电压：VO，单位：伏特。

% B* N% N" I1 Y% y) {" ]

最大负载电流：IO，单位：安培。

5 r- n* S3 x- K, I9 L/ {

输出功率：PO，单位：瓦特。

' V% q% p9 o- |  K% ~

电源效率：η，如无数据可供参考，则对于低电压输出（低于6V）应用和高电压输出应用，应分别将η设定为0.75~0.79和0.8~0.89。

计算最大输入功率：PIN，单位：瓦特。

7 `! G' J  P- ^

2、直流电压范围（VMIN、VMAX）

3 c: f; v% [# J( U3 G- U

最小直流输入电压VMIN

8 f% [3 I1 _1 q' ?! F7 Z& |% Z

其中，

# Z, f& Y, `, T) C

fL为输入交流电压频率（50Hz/60Hz）；

tC为桥式整流大额导通时间，如无数据可供参考，则取3ms；

所有单位分别为伏特、瓦特、赫兹、秒、法拉第。

最大直流输入电压VMAX

3、相应工作模式和定义电流波形参数KP

9 F. R0 q/ _' h# E' }& Q

图2.2 电流波形与工作模式

当KP≤1，连续模式，如图2.2a；

3 J: d: f/ P/ X$ {4 R( U- {

其中：IR为初级纹波电流，IP为初级峰值电流。

6 K5 W' b" d  q6 z0 Y

当KP≥1，非连续模式,如图2.2b；

7 \' K. s. V# ]0 ^

在连续模式设计中，宽电压输入时，设定KP=0.4；230V单电压或者115V倍压整流输入时，设定KP=0.6。在非连续模式设计中，设定KP=1。

  W9 @9 C( `$ A6 i, g9 B+ Q

4、确定反射的输出电压VOR和最大占空比DMAX

! ^. u4 Q+ B2 S: E9 I' R7 ?

反射电压VOR设定在80V~110V。

: _! G: `5 a: |0 c" p) f- O4 A# G

连续模式时计算DMAX：

非连续模式时计算DMAX：

* W$ A/ \* P' @; d

其中，设定CR5842外接功率MOSFET漏极和源极VDS=10V。

5、用产品手册选择磁芯材料，确定ΔB大小

2 I' I# ~$ d* t6 ^, o
! w- W9 q( t* b5 |3 U9 F

选择有磁芯材料应该考虑高Bs，低损耗及高ui 材料，还要结合成本考量；见意选项用PC40以上的材质。为了防止出现瞬态饱和效应以低ΔB设计:

! C5 z8 s1 j" S8 n2 K) \

1 \1 t0 O" Q2 G4 P4 R  W

式中：ΔB为最大磁通密度摆幅，Bs为饱和磁通密度，Br为剩磁，BM为最大磁通密度,一般取在0.2~0.3范围之内，若BM＞0.3T，需增加磁芯的横截面积或增加初级匝数NP，范围之内。如BM＜0.2T，就应选择尺寸较小的磁芯或减小初级匝数NP值。

6、确定合适的磁芯

实际上，磁芯的初始选择肯定是很粗略的，因为变量太多了。选择合适磁芯的方法之一是查阅制造商提供的磁芯选择指南。如果没有可参考资料，可采用下面作为参考。   

                       

  D- r/ _+ R  f% s& f1 G9 y  B

传递功率：

电流密度：

绕组系数：

' i) Q6 k4 ]. M' r5 T

式中，AP单位为mm4，Aw为窗口面积，Ae为磁芯的截面积，如图2.3。ΔB为正常操作状态下的最大磁通密度（单位：特拉斯（T））。为了防止磁芯因高温而瞬间出现磁饱和，对于大多数功率铁氧体磁芯的尺寸越大Ae越高，所做的功率就越大。

# H! n. p* i: `& [4 f, u

图2.3：磁芯窗口面积和截面积

7、估算DCM/CCM临界电流IOB

* b% o' E  o5 s

8、计算初级绕组与次级绕组匝数比

其中，NP和NS分别为初级侧和次级侧匝数。VO为输出电压，VF为二极管正向电压：对超快速PN结二极管选取0.7V，肖特基二极管选取0.5V。VDCMIN为最小输入直流电压，DMAX为设置的最大占空比， VOR 为反射电压。

9、计算DCM/CCM临界时副边峰值电流ΔISB：

( \  r. b, }! _6 N1 ]& n2 q

10、计算CCM状态下副边峰值电流ΔISP：

6 J! E& M. b; h, O/ r/ [& x

11、计算CCM状态时原边峰值电流ΔIPP：

: p: M; i" F% E# t3 n

12、计算副边电感LS及原边电感LP：

* m1 O1 b, `6 t) w

* `( q$ l' f* U; q* l

由于此电感值为临界电感，若需要电路工作于CCM则可增大此电感值，若需要工作于DCM则可适当调小此电感值。

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13、确定原边最小NP匝数与副边NS匝数：

其中单位分别为特拉斯、安培、微亨、平方厘米,，如无参考数据，则使用

以特拉斯(T)为单位。

5 _: b- j1 V/ v

14、次级绕组和辅助绕组

; Q# _- `- C# @2 f, ^7 g1 }2 ~

初级绕组与次级绕组匝数比：

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其中，NP和NS分别为初级侧和次级侧匝数。VO为输出电压，VD为二极管正向电压：对超快速PN结二极管选取0.7V，肖特基二极管选取0.5V。

, E# e8 i' V8 T# q  U

然后确定正确的NS，使得最终的NP不得小于NP,MIN。有的时候最终的NP比NP,MIN大得多，这就需要更换一个大的磁芯，或者在无法更换磁芯时，则通过增加KP值来减小LP，这样，最终的初级侧匝数也会减小。

辅助绕组匝数

2 \& V' U4 `- _! o2 L

其中，VDD为辅助绕组整流后的电压，VDB为偏置绕组整流管正向电压；

考虑到系统在满载和空载转变瞬间，由于能量瞬间导致VDD下冲误触发UVLO，在系统允许的输入电压范围内且输出为空载时，建议VDD 按13V来计算。

: g8 z' y+ v+ Q

确定磁芯气隙长度：   

& `* r3 x* U  A7 {% a5 G& W

( {; j: ~! y- R. R  }

其中，Lg单位为毫米，Ae单位为平方厘米，AL为无间隙情况下的AL值，单位为纳亨/圈2，LP单位为微亨。

通常不推荐对中心柱气隙磁芯使用小于0.1 mm的值，因为这样会导致初级电感量容差增大。如果您需要使用小于0.1 mm的Lg值，请咨询变压器供应商以获得指导。

15.根据有效值电流来确定每个绕组的导线直径。

5 \4 s$ L$ k1 N

当导线很长时（＞1m），电流密度可以取5A/mm2。当导线较短且匝数较少时，6~10A/mm2的电流密度也是可取的。应避免使用直径大于1mm的导线，防止产生严重的涡流损耗并使绕线更加容易。对于大电流输出，最好采用多股细线并绕的方式绕制，减小集肤效应的影响。

检查一下磁芯的绕组窗口面积是否足以容纳导线。所需的窗口面积由以下公式给出：

5 T$ c3 V- }! C

3 j8 J/ R  J( ]7 N; d- p
8 H. d% M" d8 m% Y, ^/ \

式中，AC为实际的导体面积，KF为填充系数。填充系数通常为0.2~0.3。

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