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请教:反激式开关电源变压器设计(三本书的公式不同困惑

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出10入95汤圆

发表于 2015-6-1 23:41:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
现在绕的变压器,发现效率不是很好,只有50%,
输入18~36V,输出5V1A,开关频率400kHz;
手头上有三本关于开关电源的书籍,但其一次侧的电感计算方法有些不同,计算出来的值也不同,请高手解释。

我是采用【精通开关电源设计 公式】计算的,计算出一次绕组的电感量为82uH(绕制后测的为28uH);

采用【变压器与电感器设计手册 第3版 公式】计算出一次绕组的电感量为13.4uH;

采用【开关电源设计 第3版 公式】计算出一次绕组的电感量为12.86uH;

用坛友白沙的公式,计算出一次绕组的电感量为33.3uH;

困惑困惑,一时间不知道是哪里的问题,期待坛友指正,谢谢!



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出10入95汤圆

 楼主| 发表于 2015-6-1 23:53:11 | 显示全部楼层
我是使用EE16的磁芯骨架来计算的。

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出0入0汤圆

发表于 2015-6-2 09:13:24 | 显示全部楼层
本帖最后由 电子小生 于 2015-6-2 09:14 编辑

帮顶下。你是不是有计算错误的地方,把计算步骤发上来呢

出0入0汤圆

发表于 2015-6-2 09:36:07 | 显示全部楼层
公式要想弄明白,得先确定每个值的物理意义。例如第一个公式里给出的是一次侧电感跟一个电阻、频率还有D?相关;第二个公式里跟电压,频率、占空比和一个什么功率相关……那么用不同的参数去计算,得到不同的结果是很正常的。可以确定的是,如果电感量越大,容许通过的功率越小,但因为占空比的影响,电感的变化范围可以很大。

出0入618汤圆

发表于 2015-6-2 12:58:00 | 显示全部楼层
CCM和DCM的公式不一样的,有些经验值取值范围也比较大,相差很远不奇怪,关键是要明白不同取值的影响,选择合适自己的参数。

出0入0汤圆

发表于 2015-6-2 13:41:08 | 显示全部楼层
#在这里快速回复# 谢谢分享,很久没更新,试验试验

出10入95汤圆

 楼主| 发表于 2015-6-2 18:42:19 | 显示全部楼层
abuzhu 发表于 2015-6-2 09:36
公式要想弄明白,得先确定每个值的物理意义。例如第一个公式里给出的是一次侧电感跟一个电阻、频率还有D? ...

多谢白沙大师的解答!我是没有想到,一次电感会有这么大的差别。
听您这么一说,心里稍微踏实。
但是绕出的电感,差距也慢大的,倒是接近您公式的计算结果。

Dmax是指最大占空比;
Po是总的输出功率;

出10入95汤圆

 楼主| 发表于 2015-6-2 18:43:23 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2015-6-2 12:58
CCM和DCM的公式不一样的,有些经验值取值范围也比较大,相差很远不奇怪,关键是要明白不同取值的影响,选择 ...

多谢!

出0入0汤圆

发表于 2015-6-3 09:41:46 | 显示全部楼层
ddcour 发表于 2015-6-2 18:42
多谢白沙大师的解答!我是没有想到,一次电感会有这么大的差别。
听您这么一说,心里稍微踏实。
但是绕出 ...

自己绕变压器,要特别注意气隙的影响,同样的磁芯、骨架,同样的匝数,最后差别主要在气隙上体现,垫纸或者用其它办法,要压的很紧很紧。

出0入0汤圆

发表于 2015-6-3 13:37:55 | 显示全部楼层
abuzhu 发表于 2015-6-3 09:41
自己绕变压器,要特别注意气隙的影响,同样的磁芯、骨架,同样的匝数,最后差别主要在气隙上体现,垫纸或 ...

计算出一次绕组的电感量为82uH(绕制后测的为28uH);
是否必须调整气隙来达到82uH?

出0入0汤圆

发表于 2015-6-3 15:10:36 | 显示全部楼层
262619890 发表于 2015-6-3 13:37
计算出一次绕组的电感量为82uH(绕制后测的为28uH);
是否必须调整气隙来达到82uH? ...

气隙也不能太大,太小,太大的话漏感很大,太小的话没法加工,一般就0.2mm上下了,如果气隙调不到合理的水平,那要考虑换磁芯。多试试吧。

出10入95汤圆

 楼主| 发表于 2015-6-4 09:16:50 | 显示全部楼层
多谢大师详细回答!
计算出气隙是0.2mm,因为是两边垫纸,我就按0.1mm的来垫的。通电时变压器有比较高频的响声,可能是磁芯晃动造成的。
发现从PCB把变压器拆下来,是件比较痛苦的事情,要找合适的座才行。

出0入399汤圆

发表于 2015-6-4 09:27:54 | 显示全部楼层
这三本书应该不会有错的。还是你计算错了。

出0入618汤圆

发表于 2015-6-4 12:30:52 | 显示全部楼层
ddcour 发表于 2015-6-4 09:16
多谢大师详细回答!
计算出气隙是0.2mm,因为是两边垫纸,我就按0.1mm的来垫的。通电时变压器有比较高频的 ...

有响声是反馈环路没调好,也有可能是实际电感量和计算值差太远。
气隙算出来只是大概的,实际垫多少要以电感量为准,要用LCR边测边调。

出0入618汤圆

发表于 2015-6-4 12:46:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 gzhuli 于 2015-6-4 12:48 编辑
R88 发表于 2015-6-4 09:27
这三本书应该不会有错的。还是你计算错了。


错是不会错,但没人用那些公式来算的,都要再往下推导,实际工程设计中谁特么会拿Rin(equiv)、Et/r这么虚无缥缈的变量来算?
只能说LZ太急于求成了,没搞懂公式推导过程和每个变量的含义就直接想套进去算出结果,自然不知道算出来的是什么鬼。

出0入399汤圆

发表于 2015-6-4 14:11:37 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2015-6-4 12:46
错是不会错,但没人用那些公式来算的,都要再往下推导,实际工程设计中谁特么会拿Rin(equiv)、Et/r这么虚 ...

大师说的对,我推导了一下,大师看有问题么:

1,对于变压器电感手册公式(给的DCM):

L=Rin×T×Dmax^2 / 2 ,书中给出Rin=Vmin^2/Pinmax ,带入到L的公式里面L=Vmin^2×T×Dmax^2 / 2×Pinmax ,上下同时乘以T,所以L=Vmin^2*Ton^2 / 2×T×Pinmax,Pinmax=Pomax/η,η是效率,所以L=Vmin^2*Ton^2×η / 2×T×Pomax,假设反激的效率η=80%,所以L=Vmin^2*Ton^2 / 2.5×T×Pomax----楼主没发现这个公式跟第二个是一样的么?

不过书中给的CCM公式貌似有个错误,13章293页,CCM给的公式:

跟DCM:

化简完是一样的!!请大师确定(应该是CCM分母应该还有个系数K)。

2,对于开关3版的公式(给的是DCM):

Pin=0.5×Lp× Ipk^2×f ,  Ipk=Vmin×Ton/Lp,将 Ipk带入到前面得到Lp=Vmin^2*Ton^2 / 2×T×Pin,Pinmax=Pomax/η,η是效率,假设反激的效率η=80%,所以L=Vmin^2*Ton^2 / 2.5×T×Pomax---跟第一个一样。

3,对于第三个精通公式(DCM,CCM都成立,不过△Ip不知道还得推导):

I.LR×r=△Ip,E=Vmin,t=ton,所以Lp=Vmin*Ton/△Ip,这是基本公式肯定没错!!

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出0入618汤圆

发表于 2015-6-4 16:49:07 | 显示全部楼层
R88 发表于 2015-6-4 14:11
大师说的对,我推导了一下,大师看有问题么:

1,对于变压器电感手册公式(给的DCM):

CCM应该是要有纹波电流系数K,而且K的取值范围比较大,要看实际需求和经验来取值。

出0入399汤圆

发表于 2015-6-4 16:59:56 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2015-6-4 16:49
CCM应该是要有纹波电流系数K,而且K的取值范围比较大,要看实际需求和经验来取值。 ...

那第一本书错了!!!

出0入618汤圆

发表于 2015-6-4 17:13:50 | 显示全部楼层
R88 发表于 2015-6-4 16:59
那第一本书错了!!!

我没看过完整的内容,不好评论对与错,不过我一般都是先按DCM算出临界电感量,按这个电感量估算好磁芯规格,然后再取K值的。

出10入95汤圆

 楼主| 发表于 2015-6-4 20:02:01 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2015-6-4 12:30
有响声是反馈环路没调好,也有可能是实际电感量和计算值差太远。
气隙算出来只是大概的,实际垫多少要以 ...

多谢大师哦。
您的意思,是要调到和计算值差不多?

出10入95汤圆

 楼主| 发表于 2015-6-4 20:22:40 | 显示全部楼层
R88 发表于 2015-6-4 14:11
大师说的对,我推导了一下,大师看有问题么:

1,对于变压器电感手册公式(给的DCM):

版主说的没错,我是有点着急了。
当时我也注意到了公式是一样的,只是没有弄明白,一个是分母是2,另一个是2.5。

出0入618汤圆

发表于 2015-6-4 20:35:15 | 显示全部楼层
ddcour 发表于 2015-6-4 20:02
多谢大师哦。
您的意思,是要调到和计算值差不多?

是的,一般要调到误差10%以内,DCM的话宜偏小不宜偏大。

出0入0汤圆

发表于 2015-6-14 11:57:48 | 显示全部楼层
收藏一下

出0入0汤圆

发表于 2015-6-14 11:58:05 | 显示全部楼层
收藏一下!

出0入0汤圆

发表于 2015-6-30 08:48:45 | 显示全部楼层
收藏了,做一个练练手

出0入0汤圆

发表于 2015-6-30 09:09:58 | 显示全部楼层
喜欢这种实战贴子

出10入95汤圆

 楼主| 发表于 2015-6-30 11:39:41 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2015-6-4 12:30
有响声是反馈环路没调好,也有可能是实际电感量和计算值差太远。
气隙算出来只是大概的,实际垫多少要以 ...

古大师说的对。
涨知识了,是反馈没有调好。现在5V1A负载时(5W)效率是70%,带到8W时,效率70%。
现在感觉纹波还是有点大,怎么调小呢?
来几张波形测量图:

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出10入95汤圆

 楼主| 发表于 2015-6-30 11:40:47 | 显示全部楼层
enwa 发表于 2015-6-30 09:09
喜欢这种实战贴子

多谢光顾!
多谢各位。

出0入0汤圆

发表于 2018-7-13 21:51:49 | 显示全部楼层
mark。。。。

出0入0汤圆

发表于 2018-7-15 08:02:12 | 显示全部楼层
非常好的帖子,下次想做开关电源的时候一定要反复看
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