反激式变换器计算器
估算基本反激式功率级的理想占空比、变换器电流及开关周期能量。
计算反激式变换器参数
此初步模型假设变压器匝数比为 1:1,并采用连续导通下的理想电压转换关系。
关于反激式变换器计算
反激式变换器在初级开关导通时,将能量储存在耦合电感中;开关关断时,再将能量传递到次级和负载。本计算器根据输入电压、输出电压、输出功率、效率和开关频率,提供有用的初步运行参数。显示的理想占空比假设初级和次级匝数相等。在这一假设下,根据伏秒平衡,占空比等于输出电压除以输入与输出电压之和。
平均输出电流等于输出功率除以输出电压。当效率小于一时,平均输入电流会大于输出功率除以输入电压,因为电源还需提供变换器损耗所需的功率。每个开关周期的输入能量等于输入功率除以开关频率。这些平均量有助于确定设计的大致规模,但不代表开关、二极管、绕组或电容的峰值和有效值电流。反激波形具有脉冲特性,因此器件承受的应力可能远高于平均值。
变压器匝数比会改变电压与占空比之间的关系。初级与次级匝数比不为一时,必须考虑反射输出电压。二极管正向压降、开关压降、绕组电阻、漏感、缓冲电路损耗、死区时间及控制模式限制,也会使实际变换器偏离理想结果。断续导通与连续导通模式具有不同的电流波形和设计公式。励磁电感与允许峰值电流决定每周期实际能够储存的能量。
在详细磁性设计之前,可用这些输出初步核对拟定的变换比、电源电流、负载电流及每周期能量是否合理。完整设计必须考虑全部输入范围、负载范围、变压器磁芯面积、磁通密度、气隙、导线电流密度、隔离要求、爬电距离、电气间隙、温升、电磁干扰、控制环路稳定性及瞬态电压应力。选用半导体和电容时,应留出合适的电压、电流、纹波、温度及安全裕量。市电输入和高压反激电路可能残留致命能量,必须由合格人员进行设计审核,并遵循安全实验室操作规程。
反激式变换器示例
| 电气输入参数 | 计算结果 | 设计背景 |
|---|---|---|
| 12 V 转 24 V, 48 W, 80%, 100 kHz | 66.67% 占空比; 5 A 输入电流; 600 µJ | 理想 1:1 升压估算 |
| 48 V 转 12 V, 60 W, 90%, 200 kHz | 20% 占空比; 1.389 A 输入电流; 333.33 µJ | 理想 1:1 降压估算 |
| 24 V 转 24 V, 36 W, 85%, 150 kHz | 50% 占空比; 1.765 A 输入电流; 282.35 µJ | 等电压基准 |
如何估算反激参数
- 输入工作输入电压和期望输出电压。
- 输入实际输出功率及预计转换效率。
- 输入以千赫兹为单位的开关频率。
- 点击“计算反激参数”,查看理想占空比和平均电流。
- 选择元器件前,请进行详细的磁性与应力计算。
常见问题
本计算器假设的变压器匝数比是多少?
理想占空比结果假设初级和次级匝数相等。其他匝数比会改变反射电压,进而改变所需占空比。
显示的电流是峰值电流吗?
不是。它们是根据功率平衡计算的平均电源电流和负载电流。开关、二极管及绕组的峰值或有效值电流需要结合导通模式与励磁电感计算。
为什么效率会影响输入电流?
输入功率必须同时满足有效输出功率和损耗。因此,在相同输入电压和输出功率下,效率越低,所需电源电流越大。
每周期能量是什么意思?
它是平均输入功率除以开关频率,表示每周期处理的能量规模,但不能仅凭它确定励磁电感或峰值电流。
可以用此结果制作市电变换器吗?
不可以。这只是初步理想估算。市电输入变换器需要专业处理隔离、瞬态应力、EMI、热特性、保护及适用的安全标准。