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【討論】單端反激，為什么用最小輸入電壓來計算初級繞組匝數(shù)？

單端反激，為什么用最小輸入電壓來計算初級繞組匝數(shù)？請從飽和磁通密度和效率角度分析。

如果方便的話，請用一些公式推導(dǎo),ok?

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cheng111
LV.11
2
2011-03-10 14:03
如果使用最大的電壓來設(shè)計，當(dāng)輸入電壓減小時，輸入電流增大，此時變壓器就會飽和。
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2011-03-10 14:22

變壓器應(yīng)該是最惡劣的條件下要能夠正常工作。

這就要保證在峰值電流下磁芯也不能夠飽和，所以選Vin（min）。

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tanny1987
LV.3
4
2011-03-10 14:38
@cheng111
如果使用最大的電壓來設(shè)計，當(dāng)輸入電壓減小時，輸入電流增大，此時變壓器就會飽和。

謝謝，可不可以用公式來證明！

0
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cheng111
LV.11
5
2011-03-10 22:18
@tanny1987
謝謝，可不可以用公式來證明！
可以，你可以將設(shè)計好的電源來推測。比如本來設(shè)計為9V~18V輸入的電源，記錄變壓器的參數(shù)，可以推出磁通密度B的變化量；下一步再假設(shè)輸入電壓為6V時還能正常工作，再次求出磁通密度的變化量就可以看出來了。
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leifalin
LV.5
6
2011-03-11 04:58
這么說吧，可能比較容易懂：假如一個電磁鐵（頻率一定）要達(dá)到一定的吸力（磁感應(yīng)強(qiáng)度），在低壓時就需要大一點的電流，高壓時的電流比低壓時小，如果你設(shè)定了電壓使用范圍，那么你當(dāng)然就得以那個低壓為標(biāo)準(zhǔn)來計算線圈的匝數(shù)。至于公式，書上有的。
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2011-03-11 11:57
@leifalin
這么說吧，可能比較容易懂：假如一個電磁鐵（頻率一定）要達(dá)到一定的吸力（磁感應(yīng)強(qiáng)度），在低壓時就需要大一點的電流，高壓時的電流比低壓時小，如果你設(shè)定了電壓使用范圍，那么你當(dāng)然就得以那個低壓為標(biāo)準(zhǔn)來計算線圈的匝數(shù)。至于公式，書上有的。

學(xué)習(xí)了！不過頻率一定時，對外電路電流輸入而言應(yīng)該是高壓時的平均電流小一些，低壓時的平均電流大一些。

 

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hlp330
LV.9
8
2011-03-11 12:10
@zhijian1024
學(xué)習(xí)了！不過頻率一定時，對外電路電流輸入而言應(yīng)該是高壓時的平均電流小一些，低壓時的平均電流大一些。 

記得精通開關(guān)開源設(shè)計里面有提到過

對于電感的設(shè)計。BUCK要以最高電壓來設(shè)計

對于BOOST要以最低電壓來設(shè)計。

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2011-03-11 15:04

由deltB=Lp*Ipk/(Np*Ae)可知，在Lp，Np與Ae都不變的情況下，deltB與Ipk成正比

而電壓越低，峰值電流Ipk就越大，也就是deltB越大，當(dāng)達(dá)到一定的程度之后，磁感應(yīng)強(qiáng)度就達(dá)到飽和點了

所以，在設(shè)計反激變壓器的初級匝數(shù)時，要以最低電壓來計算

1
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tanny1987
LV.3
10
2011-03-11 18:28
@心中有冰
由deltB=Lp*Ipk/(Np*Ae)可知，在Lp，Np與Ae都不變的情況下，deltB與Ipk成正比而電壓越低，峰值電流Ipk就越大，也就是deltB越大，當(dāng)達(dá)到一定的程度之后，磁感應(yīng)強(qiáng)度就達(dá)到飽和點了所以，在設(shè)計反激變壓器的初級匝數(shù)時，要以最低電壓來計算

恩，我是這樣推導(dǎo)：deltB=Uin*DTs/(Np*Ae),假如是120V輸入時，D = 0.6的話，那么240V輸入時，D > 0.3;故我得出的結(jié)論是，在高電壓輸入時，磁芯更容易飽和。不知道我的想法是不是對的？

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tanny1987
LV.3
11
2011-03-11 18:31
@高等數(shù)學(xué)
變壓器應(yīng)該是最惡劣的條件下要能夠正常工作。這就要保證在峰值電流下磁芯也不能夠飽和，所以選Vin（min）。

嗯，你說得對！這個我只能當(dāng)作定理了，但是讓我一下子搞懂為什么，還有點困難！

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tanny1987
LV.3
12
2011-03-11 18:33
@cheng111
可以，你可以將設(shè)計好的電源來推測。比如本來設(shè)計為9V~18V輸入的電源，記錄變壓器的參數(shù)，可以推出磁通密度B的變化量；下一步再假設(shè)輸入電壓為6V時還能正常工作，再次求出磁通密度的變化量就可以看出來了。

嗯，謝謝你耐心的解答！

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2011-03-11 18:35
@tanny1987
恩，我是這樣推導(dǎo)：deltB=Uin*DTs/(Np*Ae),假如是120V輸入時，D=0.6的話，那么240V輸入時，D>0.3;故我得出的結(jié)論是，在高電壓輸入時，磁芯更容易飽和。不知道我的想法是不是對的？
變壓器的伏秒值是恒定的呀！
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luobiao168
LV.6
14
2011-03-11 18:36
@tanny1987
恩，我是這樣推導(dǎo)：deltB=Uin*DTs/(Np*Ae),假如是120V輸入時，D=0.6的話，那么240V輸入時，D>0.3;故我得出的結(jié)論是，在高電壓輸入時，磁芯更容易飽和。不知道我的想法是不是對的？

8樓所說的是不是相當(dāng)于看電感的工作方式。在反激的情況下。用最小電壓。正激的情況下用最大電壓。

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tanny1987
LV.3
15
2011-03-11 18:53
@心中有冰
變壓器的伏秒值是恒定的呀！
好，根據(jù)Li=NBS,則deltB=Lp*Ipk/(Np*Ae)，那怎么說明低壓時，峰值電流大于高壓時的電流。
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2011-03-11 18:56
@luobiao168
8樓所說的是不是相當(dāng)于看電感的工作方式。在反激的情況下。用最小電壓。正激的情況下用最大電壓。

看電感在最惡劣的電壓下你能否正常工作。

正激的話，變壓器按最小電壓來設(shè)計，電感按最大電壓來設(shè)計。

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2011-03-11 19:23
@tanny1987
好，根據(jù)Li=NBS,則deltB=Lp*Ipk/(Np*Ae)，那怎么說明低壓時，峰值電流大于高壓時的電流。

回家多看看書，基礎(chǔ)的東西可不能忘記喲

提示下：Ipk=2Pin/Vdc+2Pin/Vor

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2011-03-11 19:24
@高等數(shù)學(xué)
看電感在最惡劣的電壓下你能否正常工作。正激的話，變壓器按最小電壓來設(shè)計，電感按最大電壓來設(shè)計。

是的，正激的電感是要保證在最高輸入電壓，最小占空比時電感電流要連續(xù)

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tanny1987
LV.3
19
2011-03-12 08:35
@心中有冰
[圖片]回家多看看書，基礎(chǔ)的東西可不能忘記喲提示下：Ipk=2Pin/Vdc+2Pin/Vor
要的！
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tornadojie
LV.5
20
2011-03-12 11:08
@心中有冰
是的，正激的電感是要保證在最高輸入電壓，最小占空比時電感電流要連續(xù)

電感的瞬時電流和磁中心的磁場強(qiáng)度成正比，當(dāng)電感電流達(dá)到最大電流時，磁場強(qiáng)度也達(dá)到最大，如果磁場強(qiáng)度達(dá)到一定的安全值（這個值由磁芯材料決定），電感就會飽和，電感量就會下降，會有很大的電流通過開關(guān)管而損壞開關(guān)管。電感峰值電流在輸入電壓最小的時候會達(dá)到最大，所以計算的時候是以最小輸入電壓作為最惡劣的工作條件。

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EeTsang
LV.5
21
2011-03-12 13:03
參看《精通開關(guān)電源設(shè)計》馬。。已經(jīng)分析過。反激等效為buck-boost 而buck-boost在最小輸入時，工作最惡劣狀態(tài)、
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陳玉鳴
LV.2
22
2011-03-12 16:00
我們知道，Vin大對應(yīng)D小，Vin小對意味著D大，單端反激flyback可以看作一個buck-boost拓?fù)潆娐?，對于buck-boost拓?fù)?，電流紋波=Vin*D*f/L,所以D大則電流紋波也大從而對應(yīng)的Vin小，我們當(dāng)然是考慮在最壞的情況下來設(shè)計電路參數(shù)的
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jialiangleo
LV.3
23
2011-03-12 19:11
@陳玉鳴
我們知道，Vin大對應(yīng)D小，Vin小對意味著D大，單端反激flyback可以看作一個buck-boost拓?fù)潆娐?，對于buck-boost拓?fù)?，電流紋波=Vin*D*f/L,所以D大則電流紋波也大從而對應(yīng)的Vin小，我們當(dāng)然是考慮在最壞的情況下來設(shè)計電路參數(shù)的

對的

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zhao_zhao
LV.2
24
2011-03-12 20:21
@jialiangleo
對的

可以這樣理解：對于反激電路，當(dāng)輸出電壓和匝比確定后，其開通占空比確定，在低壓情況下，占空比最大。其次，當(dāng)變壓器的匝數(shù)，電感量和Ae值確定后，其允許的最大初級峰值電流也確定，當(dāng)輸出功率固定的情況，在輸入電壓低的時候，輸入電流自然就大，初級峰值電流也大?；谝陨蟽牲c，通常設(shè)計為了留余量，都選擇最惡劣條件設(shè)計，也就是常說的選最低輸入電壓。當(dāng)然還要看芯片的控制方式。BOOST類似，而BUCK電路由于確定的輸出功率，其輸出電流確定，而峰值電流為輸出電流除以關(guān)斷占空比，而在高壓輸入情況下，開通占空比最小，所以峰值電流最大，因此，在輸入高壓情況下最惡劣。

手都打酸了，要知道更詳細(xì)，就看書吧！

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eqver
LV.4
25
2011-03-13 08:30
@tanny1987
好，根據(jù)Li=NBS,則deltB=Lp*Ipk/(Np*Ae)，那怎么說明低壓時，峰值電流大于高壓時的電流。

      對于反激變壓器來說，決定變壓器是否飽和的值并不是deltB，而是Bmax值，原因是反激變壓器在連續(xù)模式下，并不會沿磁滯曲線回到原點。

所以一切用deltB來推導(dǎo)的，都是錯誤的。

 

有圖，有真相；陰影部分為變壓器運行時的磁運行路徑，所以決定磁飽和的不是deltB，而是Bmax。

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bode
LV.9
26
2011-03-13 15:21
@心中有冰
是的，正激的電感是要保證在最高輸入電壓，最小占空比時電感電流要連續(xù)

冰版前面有句話說錯了：變壓器伏秒積恒定。

對CCM模式的反激來說：變壓器伏秒積守恒，但并不恒定。

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hlp330
LV.9
27
2011-03-13 17:10
@bode
冰版前面有句話說錯了：變壓器伏秒積恒定。對CCM模式的反激來說：變壓器伏秒積守恒，但并不恒定。

這個不恒定指的是由于負(fù)載的變化？

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zhijian1024
LV.6
28
2011-03-13 17:25
@zhao_zhao
可以這樣理解：對于反激電路，當(dāng)輸出電壓和匝比確定后，其開通占空比確定，在低壓情況下，占空比最大。其次，當(dāng)變壓器的匝數(shù)，電感量和Ae值確定后，其允許的最大初級峰值電流也確定，當(dāng)輸出功率固定的情況，在輸入電壓低的時候，輸入電流自然就大，初級峰值電流也大?；谝陨蟽牲c，通常設(shè)計為了留余量，都選擇最惡劣條件設(shè)計，也就是常說的選最低輸入電壓。當(dāng)然還要看芯片的控制方式。BOOST類似，而BUCK電路由于確定的輸出功率，其輸出電流確定，而峰值電流為輸出電流除以關(guān)斷占空比，而在高壓輸入情況下，開通占空比最小，所以峰值電流最大，因此，在輸入高壓情況下最惡劣。手都打酸了，要知道更詳細(xì)，就看書吧！

為什么開關(guān)變壓器在低于額定電壓的低壓下工作容易飽和?而且變換器在低壓下向次級傳遞的能量比正常工作時還要小一些？

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zhijian1024
LV.6
29
2011-03-13 18:38
@hlp330
這個不恒定指的是由于負(fù)載的變化？
這個不恒定應(yīng)該是指變換器中有連續(xù)的電流吧，變換器中能量沒有完全向次級傳遞，不同電壓下，平衡點不一樣。而CCM之外的兩種方式是能量完全傳遞的。
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2011-03-13 19:29
@bode
冰版前面有句話說錯了：變壓器伏秒積恒定。對CCM模式的反激來說：變壓器伏秒積守恒，但并不恒定。

是的，我的那個說法確實不嚴(yán)謹(jǐn)，是因為用詞不當(dāng)！

但我的意思就是說變壓器的變壓器的初次級伏秒值是相同的，也就是你說的守恒。

看來我要好好學(xué)習(xí)語文才行，省得被抓小辮子

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2011-03-13 22:55
@zhijian1024
為什么開關(guān)變壓器在低于額定電壓的低壓下工作容易飽和?而且變換器在低壓下向次級傳遞的能量比正常工作時還要小一些？

在張占松老師的<<開關(guān)電源設(shè)計>>中也提到到這個問題，并且在梁適安的《開關(guān)電源實務(wù)設(shè)計》中也提到過這個問題。也如同前面有朋友也說到設(shè)計反激變壓器應(yīng)該是在最惡劣的情況下。也就是理論上設(shè)計的最惡劣情況是最高輸入電壓同時也是最大負(fù)載輸出下。在以上都滿足的情況下設(shè)計的變壓器理論上是滿足的。但是在這種情況下的設(shè)計的變壓器效率很低。所以這也是造成了反激變壓器在設(shè)計中要多次調(diào)整。并且也同時也牽扯到變壓器會工作在2種或者3種模式下。所以建議朋友可以看看這上面提到的兩本書?？梢钥吹酱鸢?。

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