【原创】PSR原边反馈开关电源设计之五—

【原创】PSR原边反馈开关电源设计之五——变压器的计算先贴上之前PSR原边反馈开关电源的之前4帖的键接

在“【原创】PSR原边反馈开关电源设计之一——变压器设计”里分享的是一种很实用简单的变压器设计方法，在变压器的感量上也是采用磨磁芯上机测试饱和点的方式，对于不太熟悉的朋友或许要试上很多次，而且研磨过了还得研磨回去确认，下面分享下PSR原边反馈开关电源的变压器计算。。。。。

条件就引用“【原创】PSR原边反馈开关电源设计之一——变压器设计http://bbs.dianyuan.com/topic/671166”中的第28，30，33帖中的参数，如下：

输入最低交流电压Vac_min：90V

输入最大交流电压Vac_max：264V

输出电压Vout：5V

输出电流Iout：1A

输出整流管压降VF：0.55V

匝比NP：NS：NV = 135：10：27

下面进入计算：

1. 计算最低输入直流电压：

其中20V为整流压降。

2. 计算最大占空比：

3. 计算初级峰值电流：

设在输入交流电压90V时，效率η为75%，则：

4. 计算输入视在功率：

5. 确定磁通密度?B

选用普通PC40磁芯，PC40磁芯材质特性如下：

由表中可得：

在100℃时，饱和磁通密度Bs=390mT，剩余磁通密度Br=55mT。

为了防止磁芯出现瞬态饱和效应，一般会预留部分余量，所以磁通密度取75%，则：

6. 确定最低工作频率：

查EPC13的磁芯

得：

根据：

其中：J为电流密度，取600A/cm2

Ku为绕组系数，取0.3

则：

此处频率可以根据实际需要在?B、Ku、J中做取舍，或对计算结果预留余量。。。。。。。

7. 计算初级电感量：

根据：

得：

此处计算的电感量为最大电感量，即：LP ≤ 2.44mH.

考虑到批量作业的的误差，预留10%的误差范围，得：

激BCM模式AP计算

Vin=Np*Bm*Ae/Ton

Vout=Ns*Bm*Ae/Toff

Np=Vin*Ton/(Bm*Ae)

Ns=Vout*Toff/(Bm*Ae)

Ku*Wa=Np*Ipr/J+Ns*Isr/J= Vin*Ton*Ipr /(Bm*Ae*J)+Vout*Toff*Isr/(Bm*Ae*J)

＝（Vin*Ton*Ipr+Vout*Toff*Isr/(Bm*Ae*J)

Ap=Wa*Ae=（Vin*Ton*Ipr+Vout*Toff*Isr）/(Bm*J* Ku)

＝（Vin*D*Ipr+Vout*(1-D)*Isr）/(Bm*J*Ku*f)

=（Pins*D+Pouts*(1-D)/(Bm*J*Ku*f) (式中Pins、Pouts=电压*线圈电流有效值，并非真实功率)

当D=0.5时

Ap =（Pins+Pouts)/(2*Bm*J*Ku*f) 如果将AP和J单位中的m改为cm，测需乘上系数10000，以下同。

真实输入功率Pin=Vin*Ip*D/2

真实输出功率Pout=Vout*(1-D)* Is/2

Ipr = D^0.5*Ip/1.732

Isr = (1-D)^0.5*Is/1.732

Ap＝（Vin*D*Ipr+Vout*(1-D)*Isr）/(Bm*J*Ku*f)

= （Vin*D*D^0.5*Ip/1.732 + Vout*(1-D)*(1-D)^0.5*Is/1.732）/(Bm*J*Ku*f)

=（D^0.5*2*(Vin*D* Ip/2)/1.732 + (1-D)^0.5*2*(Vout*(1-D)* Is/2)/1.732）/(Bm *J* Ku*f )

=（D^0.5* 2*Pin/1.732 + (1-D)^0.5*2*Pout/1.732）/(Bm *J* Ku*f )

=1.1547*（D^0.5* Pin + (1-D)^0.5*Pout）/(Bm*J* Ku*f) (式中Pin、Pout=电压*线圈平均电流有效值，为真实功率 )

=1.1547*（D^0.5* Pin + (1-D)^0.5 Pin*η）/(Bm *J* Ku*f )

Ap=1.1547* Pin *（D^0.5+η*(1 - D)^0.5）/(Bm *J* Ku*f )

当D=0.5时

Ap=1.1547*（D^0.5* Pin + (1-D)^0.5*Pout）/(Bm*J* Ku*f)

=0.816*(Pin+Pout)/(Bm*J*Ku*f )

=0.816* Pin（1+η）/(Bm*J*Ku*f )

正激AP计算

Ku*Wa=Np*Ipr/J+Ns*Isr/J

=(Vin*Ipr*Ton+Vo*Isr*Ton)/(Bm*Ae*J)

=(Vin*Ipr*D+Vout*Isr*D)/(Bm*Ae*J*f )

Ap=Wa*Ae=(Vin*Ipr*D+Vout*Isr*D)/(Bm*J*Ku*f)

=D*(Vin*Ipr+Vout*Isr)/(Bm*J*Ku*f)

=(Pins+Pouts)*D/(Bm*J*Ku*f) (式中Pins、Pouts=电压*线圈电流有效值，并非真实功率)

当D=0.5时

Ap=(Pins+Pouts)/(2*Bm*J*Ku*f)

Ipr=Ip*D^0.5

平均电流Ix=Ip*D=Ipr*D^0.5 （忽略激磁电流，次级储能电感大时，Ip近似为恒流）

Ap=D*(Vin*Ipr+Vout*Isr)/(Bm*J*Ku*f)

=D^0.5*(Vin*Ipx+Vout*Isx)/(Bm* J* Ku*f )

=(Pin+Pout)*D^0.5/(Bm*J*Ku*f) (式中Pin、Pout=电压*线圈平均电流有效值，为真实功率)

当D=0.5时

Ap=(Pin+Pout)/(1.414*Bm*J*Ku*f)

对称正弦波

Vinr = 4.44 f*Np*Ae*Bm

Voutr = 4.44 f*Ns*Ae*Bm

Np = Vinr/ (4.44 f* Ae*Bm)

Ns = Voutr/(4.44 f* Ae*Bm )

Ku*Wa=Np*Ipr/J+Ns*Isr/J=Vinr*Ipr/ (4.44f*Ae*Bm*J)+Voutr*Isr /(4.44f*Ae*Bm*J )

= (Vinr*Ipr+Voutr*Isr) /(4.44f*Ae*Bm*J )

Ap=Wa*Ae= (Vinr*Ipr+Voutr*Isr) /(4.44f*Bm*J * Ku)

=(Pt Pin+Pout)/(4.44*Bm*J*Ku*f )

= Pt /(4.44*Bm*J*Ku*f ) (式中Pin、Pout=Vinr电压有效值*电流有效值，为真实功率)

对称方波（Vin=Vinr）

Vin = 4 f*Np*Ae*Bm Vout = 4 f*Ns*Ae*Bm

Np = Vin/(4 f *Ae*Bm) Ns = Vout/(4 f *Ae*Bm)

Ku*Wa=Np*Ipr/J+Ns*Isr/J= Vin*Ipr /(4 f *Ae*Bm *J) + Vout*Isr /(4 f* *Ae*Bm *J)

= Vin*Ipr /(4 f *Ae*Bm *J) + Vout*Isr /(4 f* Ae*Bm *J)

(Vin*Ipr+ Vout*Isr )/(4 f* Ae*Bm *J)

Ap=Wa*Ae=(Vin*Ipr+ Vout*Isr )/(4 f* Bm *J *Ku)

= (Pin+Pout )/(4*Bm*J*Ku*f ) (Pin=Vin电压有效值* Ipr电流有效值，为真实功率)

对实际选取的磁芯AP值大于计算值的看法：选取较大的磁芯不但可以减小匝数，还可减小线圈总长度。依长度与面积的关系，Ae增大n倍，线圈周长增大n^0.5倍，Np减小到原来的1/n，线圈总长为原来的n^0.5/n=1/n^0.5倍，即Ae增大为原来的2倍时，线圈总长为原来的1/1.414=0.707倍。选用较大的磁芯能减小线圈用铜量，降低Bm值减少铁损，同时也有利于散热，铁损与铜损接近时效率较高。实际应用时要权衡用铜的减少和磁芯增大的成本比较。即计算值AP是下限值，当然磁芯体积也不能太大，要适度。

楼主：

对于这句很关键的话我还是没有看懂：输入AC90V/50Hz，慢慢加载，观察CORE有没有饱和，如果有饱和迹象，拆下再研磨……直到负载到1.1~1.2A刚好出现一点饱和迹象。

我想问一下如何慢慢加载，如何知道负载到1.1~1.2A,电阻比例是预先调节好的吗？

我现在弄一款PSR方案输入是款电压输出是4.2V1A。但是现在效率只有70%，很头疼，量产的时候肯会调到68%，客户不能接受。最少要70%

我看了你的帖子，可不是不知道你关键的调试的时候到底怎么入手，我现在固定匝比情况下，你调试按你的方式调试，可是我看你的帖子的时候貌似太急了，没有仔细看，我只是把电压90V.50HZ 然后去研磨气隙改变电感量！从2mH改到3mH发现没有你说的现象，我测试了VDS以及检测Rsenes的波形，详情附件

波形比较（VDS波形是错误的，高压探头出了问题，但是另外一个测Rsenes的波形是正确的）

我想问问一下，我现在改如何入手,去提高效率!

原有变压器参数EE16骨架

初级：0.17mm*1 120T

次级：0.5mm*1 8T

反馈：0.23mm*1 25T

还传了原理图

原理图

3. 计算初级峰值电流：

设在输入交流电压90V时，效率η为75%，则：

这公式中，应该不要除以效率吧？

对于初级电感量的计算：要考虑效率，即：Pout/η=1/2 * Lp*Ipk^2 *Fsw，这个效率η是变压器效率，一般为85%-95%

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