双极性开关电源变压器的计算

设计前应确定下列基本条件：电路形式,开关工作频率,变压器输入电压幅值,开关功率管最大导通时间,变压器输出电压电流,输出侧整流电路形式，对漏感及分布电容的要求，工作环境条件等。 
（1）确定磁心尺寸 
1）求变压器计算功率Pt 
Pt的大小取决于变压器输出功率及输出侧整流电路形式： 
　　全桥电路，桥式整流：Pt=(1＋1/n)Po　　半桥电路，双半波整流：Pt=(1/n＋)Po　　推挽电路，双半波整流：Pt=(/n＋)Po式中：Po=UoIo，直流输出功率。Pt可在（2～2.8）Po范围内变化，Po及Pt均以瓦（W）为单位。n=N1/N2,变压匝数比。 
2）确定磁通密度Bm 
　　Bm与磁心的材料、结构形式及工作频率等因素有关，又要考虑温升及磁心不饱和等要求。对于铁氧体磁心多采用0.3T（特斯拉）左右。 
3）计算磁心面积乘积Sp 
Sp等于磁心截面积Sc（cm2）及窗口截面积So（cm2）的乘积，即 
Sp=ScSo=[(Pt×104)/4BmfKwKj]1.16(cm4) 
式中：Kw——窗口占空系数，与导线粗细、绕制工艺及漏感和分布电容的要求等有关。一般低压电源变压器取Kw=0.2～0.4。 
　　Kj——电流密度系数，与铁心形式、温升要求等有关。对于常用的E型磁心，当温升要求为25℃时，Kj=366；要求50℃时，Kj=534。环型磁心，当温升要求为25℃时，Kj=250;要求50℃时，Kj=365。 
　　由Sp值选择适用于或接近于Sp的磁性材料、结构形式和磁心规格。 
（2）计算绕组匝数 
1）一次绕组匝数：N1=(Up1ton×10－2)/2BmSc(匝) 
式中：Up1——一次绕组输入电压幅值（V） 
　　ton——一次绕组输入电压脉冲宽度（μs） 
2）二次绕组匝数：N2=(Up2N1）/Up1（匝） 
…… 
Ni=(UpiN1）/Up1(匝) 
式中：Up2…Upi——二次绕组输出电压幅值（V） 
（3）选择绕组导线 
　　导线截面积Smi=Ii/j(mm2) 
式中：Ii——各绕组电流有效值（A） 
j——电流密度 
j=KjSp－0.14×10－2(A/mm2) 
（4）损耗计算 
1）绕组铜损Pmi=Ii2Rai(W) 
式中：Rai——各绕组交流电阻（Ω）， 
Ra=KrRd，Rd——导线直流电阻，Kr——趋表系 
数,Kr=(D/2)2/(D－△)·△,D——圆导线 
直径（mm），△——穿透深度（mm），圆铜导线△ 
=66.1/f0.5（f：电流频率，Hz） 
变压器为多绕组时，总铜损为 
　　Pm=Ii2Rai(W) 
2）磁心损耗Pc=PcoGc 
式中：Pco——在工作频率及工作磁通密度情况下单 
位质量的磁心损耗（W/kg） 
　　Gc——磁心质量（kg） 
3）变压器总损耗Pz=Pm＋Pc（W） 
（5）温升计算 
　　变压器由于损耗转变成热量，使变压器温度上升，其温升数值与变压器表面积ST有关ST= 
式中：Sp——磁心面积乘积（cm4） 
　　KS——表面积系数，E型磁心KS=41.3，环型 
磁心KS=50.9
上述仅是常规计算方法，由于所选用材料及工艺的不同，有些数据应做相应的调整。