开关电源中磁性元件的设计

第22卷第10期

2008年10月常熟理工学院学报(自然科学)JournalofChangshuInstituteTechnology(NaturalSciences)Vol.22No.10Oct.,2008

开关电源中磁性元件的设计

姜菲菲,鲁明丽,杨浩东

(常熟理工学院自动化系,江苏常熟215500)

摘要:在了解磁性材料性能和高频条件下磁性元件选用问题的基础上,以变压器的设计为例,研

究了开关电源中磁性元件的工作特点和设计方法,为磁性元件的设计提供了参考.

关键词:开关电源;磁性元件;反激变压器

中图分类号:TM27文献标识码:A文章编号:1008-2794(2008)10-0075-04

开关电源是为微电子产品中各种电路及元器件供电的电路[1].现在,开关电源的体积小、重量轻、损耗小、效率高,在雷达、电子计算机、通信设备、电子仪器、家用电器中得到广泛的应用.随着集成电路技术由大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)向超高速集成电路(VHSIC)发展,各种电子设备的体积显著减小.开关电源的小型化成了电子设备的主要问题,而决定开关电源体积大小的主要部分是电抗器、变压器等磁性元件.因此,磁性元件的设计是开关电源设计的关键.

1开关电源中磁性元件的设计

开关电源结构中一般均包含变压器、电感等磁性元件,由于变压器和电感在硅集成电路中难以实现,只能将这些磁性元件置于集成电路之外,这就使得变换器体积大,不利于小型化;提高频率虽可减小磁性元件的尺寸,但高频时损耗加大并影响输出的稳定性,使变换器整体抗干扰能力差.磁性元件在电路中起着传递能量或者储存能量的作用,合理地设计磁性元件对电源的性能有着举足轻重的影响.因此,开展对磁性元件的研究对开关电源的设计具有重要的意义.

本文以船用开关电源为例,介绍电源高频变压器的设计方法.

某船用电源要求输入电压V=60V~120V;输出电压Uo=15V、5V;输出电流Io=0.5A;最大损耗(绝对)2.5W;电路拓扑采用反激模式;开关频率f=100kHz;效率η=80%;变压器传输功率P:20/80%=25W.要求重量轻、稳定性好、可靠性高.

根据设计要求,因单端反激式开关电源具有线路简单,所需要的元器件少,能够提供多路隔离输出等优点,故采用基于TOPSwitch单端反激式拓扑结构,其原理图如图1所示.

2开关电源中变压器的设计

收稿日期:2008-07-16

基金项目:2007高等学校大学生实践创新训练计划项目(534).

作者简介:姜菲菲(1986—),女,江苏连云港人,常熟理工学院自动化专业2004级学生.

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