【原创】1200W双管正激变换器设计之一——变压器设计

正激变换器通常使用无气隙的磁芯，电感值较高，初次级绕组峰值电流较小，因而铜损较小，开关管峰值电流较低，开关损耗较小，其高可靠高稳定性使得其在很多领域和苛刻环境得到应用.<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

下面举例给大家分享下对正激变换器的设计方法：

规格：

输入电压Vin=400V（一般在输入端会有CCM APFC将输入电压升压在稳定的DC400V左右）

输出电压Vout=12V

输出功率Pout=1200W

效率η=85%

开关频率Fs=68KHz

最大占空比Dmax=0.35

第一，

第一， 选择磁芯的材质

选择高μ低损，高Bs材质，一般常采用TDK PC40或同等材，其相关参数如下：

因为正激电路的磁芯单向磁化，要让磁芯不饱和，磁芯中的磁通密度最大变化量需满足ΔB<Bs-Br,得ΔB=390-55=335mT,但实际应用中由于温度效应和瞬变情况会引起Bs和Bs的变化，导致ΔB的动态范围变小而出现饱和，因此，设计时需保留一定裕量，通常取60%~80%（Bs-Br）, ΔBc选得过高磁芯损耗会增加，易饱和，选得过小会使匝数增加，铜损增大，产品体积增大，通常选择60%（Bs-Br），则最大磁通变化量ΔB=（390-55）*0.6=201mT,即0.201T

第二， 确定磁芯规格<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

根据公式AP=Aw*Ae=(Ps*10⁴)/(2ΔB*Fs*J*Ku)

其中:

Aw为磁芯的铜窗口截面积（cm²），Ae为磁芯的有效截面积（cm²），Ps为变压器的视在功率（W），J为电流密度（A），Ku为铜窗口占用系数

对正激变换器，视在功率Ps=Pout/η+Pout

电流密度J根据不同的散热方式取值不同，一般采用300~600A/cm²,此处考虑到趋肤效应采用多股纱包线，取600A/cm²

铜窗口占用系数Ku取0.2

ΔB=0.20T，J=600A/cm²,Ku=0.2

代入公式得AP=[(1200/0.85+1200)*10⁴]/(2*0.201*68*10³*600*0.2)=7.962cm⁴

查磁芯规格书，选用磁芯ETD49,其相关参数如下：

ETD49的AP=Aw*Ae=375*213=<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />79875mm⁴=7.9875cm⁴<7.962cm⁴,即,OK。

<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

第三，计算匝比、匝数<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

1. 根据公式N=Np/Ns=Vin/Vout=(Vin*Dmax)/(Vo+Vf)

其中Vf为输出二极管正向压降，取0.8V

得匝比N=（400*0.35）/(12+0.8)=10.9375,

取匝比N=11验算最大占空比Dmax，

最大占空比Dmax=N(Vout+Vf)/Vin=11*(12+0.8)/400=0.352

2. 根据公式Np=Vin*Ton/(ΔB*Ae)

导通时间Ton=Dmax*Ts,周期Ts=1/Fs*10⁶

得初级匝数NP=[Vin*Dmax*(1/Fs*10⁶)]/(ΔB*Ae)={400*0.352*[1/(68*10³)*10⁶]}/(0.201*213)=48.36Ts,取49Ts

3. 次级匝数Ns=Np/N=49/11=4.45Ts

4. 取次级匝数Ns=5Ts验算初级匝数Np,

初级匝数Np=Ns*N=5*11=55Ts

考虑到输入电压较高，采用双管正激比采用单管正激可以大幅减小MOS的电压应力，无需消磁绕组。

7. 再通过初级匝数Np来验算最大磁通变化量ΔB，

最大磁通变化量ΔB=（Vin*Dmax*Ts）/(Np*Ae)={400*0.352*[1/(68*10³)*10⁶]}/(55*213)=0.1767T

根据ΔB+Br<Bs得 0.1767+0.055=0.2317<0.39, OK

8. 根据L=N²*Al得，

初级电感量最小值Lmin=Np²*[AL*(1-0.25)]=55²*[4440*(1-0.25)]/10⁶=10.0mH

第四，计算各绕组线径<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

1. 输入电流Ip=Pout/(Vin*Dmax*η)=1200/(400*0.352*0.85)=<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />10.0A

初级线圈电流有效值Ip_rms=Ip*SQRT(Dmax)=10.0*SQRT(0.352)=5.9A

则，初级线圈截面积Swp=Ip_rms/J=5.9/600=0.0098cm²=0.98mm²

多股纱包线单根直径为0.1mm，其单根面积为Sw=3.14*(0.1/2）²=0.00785mm²

得,初级所需纱包线股数Nwp=Swp/Sw=0.98/0.00785=124.8PCS,约125PCS。

即，初级线圈采用125根单根直径0.1mm的纱包线。

2. 次级线圈电流有效值Is_rms=Iout*SQRT(Dmax)=100*SQRT(0.352)=59.3A

次级线圈截面积Sws=Is_rms/J=59.3/600=0.0988cm²=9.88mm²

次级所需纱包线股数Nws=Sws/Sw=9.88/0.00785=1258.6PCS,约1260PCS。

即，次级线圈采用1260根单根直径0.1mm的纱包线。

通常纱包线的电流密度可取范围较大，一般为400~1200A/CM²,结合常用规格，取：

初级线圈采用120根单根直径0.1mm的纱包线绕55Ts；

次级线圈采用1200根单根直径0.1mm的纱包线绕5Ts。 好东西，很详细！ 借兄台宝地，展示下咱的丝包线，0。10-4股-10000股 能否给个参考价 ？

单价比粗漆包线要贵，，，成本持平或更低，，，，因为用粗漆包线，10平方，用我们的线，7-8平方就可以了，温度还更低，，，同时，我们还有变压器专用的线，线材匝间电压超过4000V的，高压线，，专门用于变压器安全隔离电压用的，，

如果价格只高百分之几十，不算贵。在大电流的场合，不管频率是不是很高，用多股线都是个不错的选择。 1000股？多少平方？

好东西，没用过

~~

1、频率只有68K，犯不着用利兹线，直接0.6mm的线4根并绕就好

2、 次级电流算错了，有效值就是100A，峰值大约为170A，这个得用铜箔了

3、最好回头验算一下能不能绕下

次级 线圈 有效值电流是100A？？

多股漆包线的电流密度最大可达1000~1200A/CM^2，就算再大电流采用多股漆包线也是可以的，并不一定要用铜箔，按ETD49的幅宽，需采用0.6mm厚的铜箔才可以，0.6mm的铜箔并不一定比多股漆包线好绕吧

哥，电流密度你是想写10-12A/平方毫米吧，，呵呵，，

1000~1200A/CM² 不就是10~12A/MM²吗？

。。。。。。。

电流密度这么大，而且还是大功率的，变压器岂不是很烫？ 能绕下当然用利兹线好点，铜箔厚了不好出线。

学习,详细

MARK,留下个印方便查找

这个帖子很认真，验算过一些重要的公式，每个计算都是正确的。不错！

线的大小电流差距是大啊，看样子早就批量生产了

双管正激和单管正激的变压器设计一样吧？ 向前辈学习！ mark!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

导通时间Ton=Dmax*Ts,周期Ts=1/Fs*106

请问公式Ts=1/Fs*106 这里为什么是10的6次方呢？

根据L=N2*Al得（请问这个公式怎么来的）

初级电感量最小值Lmin=Np2*[AL*(1-0.25)] （请问1-0.25是怎么来的）

是大于 应该是大于把？ 应该是大于的把？选择磁芯的时候要不要选大一号的？留点余量啊？

视在功率Ps=Pout/η+Pout

不理解

楼主，下面这个公式我怎么算都不等于7.962，怎么回事？代入公式得AP=[(1200/0.85+1200)*10⁴]/(2*0.201*68*10³*600*0.2)=7.962cm⁴

Ps为变压器的视在功率（W），这个功率怎么确定？？

Ps=Pout/η+Pout，这样有点不太对吧！

菜鸟请教，式中Fs是指什么？？

ETD49 68K频率 双管正激能出 1200W ？楼主不要这么不严谨 实际证明ETD49做不了1200W，就算按楼主所说，电流密度可以12A/mm2,也要1000股0.1MM的丝包线，而且还只能走94A，绕5T,用掉39.25MM2，那么粗的线，加上间隙，加上外面的丝，磁芯利用率最多0.1,39.25/0.1=392.25MM2,已经超过磁芯面积了，绕不下的，ETD49撑死也就500W 支持你的看法和160贴。 帮J版顶下 报名参加11月12日的深圳交流会，就能一睹J版风采啦

我来了，顶起来

先顶了再说。

回家了都不忘上来发这种好贴，精神可嘉啊。呵呵

在网吧里发的。。。

输出12V100A，用双管正激不是一个优化的拓扑结构。后面的东西就不需要再看了。

有什么TOP比双管正激更可靠的？？

顶楼主！这块还没有涉及到，慢慢来学啦！

电源的可靠性不是拓扑唯一决定的，涉及的因素太多太多了。大功率的电源用全桥电路很多，也没有说电源的可靠性不高。

我也觉得双管正激是比较可靠的，有电子电焊机用双管正激做的，功率做4000-6500W，，工作在短路开路相当频繁，就是焊条，，，可靠性相当不错，电路结构也简单不少，，控制也只用TLP250就行了，没有什么特别的保护电路结构，，，最多就是个RDC吸收网络，，我们厂有几台，都用了三年了，， mark

好，有空自己也搞一台试试，刚好又450A的IGBT和PQ105的磁芯，器件够用了

正解，我们做的双管正激的很多，输入电压从220-1200V的都有，可靠性还行

双管正激可靠性还是不错的

单管双正激可靠性还可以，我们做的逆变电焊机单管双正激输出27.2V/180A，如果在生产质量上存在问题多的话，比如炸管的话，基本上所有的IGBT都将损坏。。。维修成本比H桥要高。。。不过生产上质量控制好的话基本上没多大问题

12V 2000A都可以用双管正激呢，在电镀电源上面有大量的应用，这有什么奇怪的吗？ 经典

好啊！先学习？

做个记号了

既然电压是稳定的DC400V左右，最大占空比Dmax=0.35就不是合适的参数，可以适度加大，能降低铜损，提升效率。

可以解释一下吗? 在负载一定的情况下，加大占空比，可同时降低变压器原付边的电流有效值。 还可以降低整流二极管的反向电压；还可以降低输出电抗器的储能能量；还可以降低输出电压的纹波；还可以降低输出纹波电流。 经验之谈，顶一个。 估计变压器是最难制作的一个配件，，

还可以降低整流二极管正向电流有效值。

以上说的都是好处，有一个坏处是会稍微增加一点原边激磁电流，显然，好处很多，坏处很少。整体效率肯定提高。

不仅仅是经验，通过计算就可以得到以上结论。

那占空比要开多开才可以呢? 如果太开的话波形一有杂讯会不会导致直通阿 占空比大了动态响应会差些吧。。。

还有可能是省电解容量，故取小D。 续流管流过电流要小。

还有可能是加强耦合， 减少漏感。 司令应该把变压器结构贴出来下，各位搞大电流的学习下

1-3KW的双管正激，原来洲际的产品知名度颇高，标准通信电源，产量很大，有机会建议弄一两台研究研究。

洲际论文-次级有源钳位

洲际论文-双管正激无源无损

软开关双管正激？？

有整出样品出来验证过么。。

别人已经生产了十几年.......

http://bbs.dianyuan.com/topic/725651

论文中的产品，听说跟上面帖子中的产品有蛮深的渊源（帖子中的产品，供应商好像不对，有些可能是抄袭的）。48V30A/50A的，我本来手绘了全套图纸，可惜已经遗失。该系列产品中，全部采用双管正激，48V30A开关频率93KHZ，48V50A开关频率196KHZ。功率器件、磁芯、PCB布局二者完全相同（仅开关频率不同），据小道消息，效率似乎超过了92%，还是十来年前.....

搞错了，网上搜了一下，洲际和亚澳都引进了，上述大功率双管正激来自澳大利亚RT公司，怪不得像一个妈生的。 脚印啊 顶 小凡凡都是好资料啊，正好想看看双管正激。 做个记号，看看再说。 支持原创，埋头学习

学习一下

，学习... 为什么取这么低的频率？

频率高低看需要取舍，考虑到EMC，开关损耗。。。。

当然你可以取高些，我只是份享自己的方法，没有要大家都取这个频率哦。。

顶一下，只有学习的份！

好帖好帖~~！！！

好好学习。 图文并茂 好贴得顶~~

假如：输入电压Vin=AC140-265V,单管正激。

输出功率Pout=350W 24V 14A

开关频率Fs=84KHz，D取0.45

变压器用EI40 AE=148

那么NP应该取多少呢？

mark

占空比呢？

关键还没讲TOP结构

np:38T 先留个脚印

不想说啊

没什么好说

顶一个~

呵呵，你自己先推导一下你的结果再评论是对是错。。。

难道你认为有哪里不是原创吗？

估计是你自己没搞懂吧

不想说了

是BUCK没错。

给你个键接：http://bbs.dianyuan.com/topic/742034

看看第5帖的推导是怎么来的，你该不会说Z版是被我误导了的吧。。。

对你这种人无语。。。。

好好学习。 **此帖已被管理员删除**

错没错相信群众的眼睛是雪亮的。

注意：你这是人身攻击哦。

不想说

那你算算看。。。

不想说啊

,不晓得，你是如何计算的，可以写出来看看哦

Z版的公式推导键接都贴出来了还不理解。。。

我没心趣和没素质的人再继续讨论，你既然还坚持你是对的，那你去坚持吧。。

兄弟，有问题可以讨论下，对事不对人嘛，人身攻击有些偏妥了。

怎么是愤青呢？

要学会自己思考啊

司令的算法,(Vin*Dmax)/(VO+VF) 基本正确。

不想说了

这个问题还是应该问问你自己。

请问世界真奇妙:

假如正激输入最小170VAC 最大264VAC,输出30V10A,频率60KHZ

最小输入直流204V,最大站空比0.5,整流管VF考虑0.7V

那么依照世界真奇妙的意思,匝比就是:(204*0.5)/(30+0.7)=3.32了?

你没认真看司令的帖，VIN是PFC后的电压，DC400V。Vout=12V<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

用到0.5占空比，就有点狠了

用到0.5占空比，只是一种假设。不过在特定情况下，用到大于0.5占空比也是可以的。

（假如正激输入最小170VAC 最大264VAC,输出30V10A,频率60KHZ

最小输入直流204V,最大站空比0.5,整流管VF考虑1V

那么依照世界真奇妙的意思,匝比就是:(204*0.5)/(30+0.7)=3.32了?）

基本正确

对不起，看错了,本帖自己删除

兄弟，这样搞技术感觉不行，心平气和，慢慢来，别人能够推导出来，说明自有它的道理。犯错误是避免不了的啊，有问题了，提出来大家一起探讨。 有什么好提的,各自做好各自的产品才是硬道理 还好，公司现在90%的批量产品都是我做的

正激站空比0.5 只是极限值而已啊 就叫狠吗?

反激最大站空比 还用到0.6呢?那不是叫更狠?

站空比0.5 不是极限值

在特定情况下，用到大于0.5占空比也是可以的。

不分反激还是正激。

那是啊，关键现在讲的都是普遍

常规方式的双管正激不建议取0.5的占空比，考虑到高温低压满载的极限状况，否则可能带来炸机的可能

正激我是站空比极限值计算是0.5

反激最大站空比有时用过0.6,正激站空比最大不能超过0.5的,IC自身就有限制,

正激站空比大于0.5,会炸的

IC的占空比是有办法改变的，比如3845。

如果正激占空比0.6，你只要在剩余0.4的时间内，可靠退磁就是安全的。

UC3842和UC3843的站空比最大可以大于90% 但是可以限制小于0.5

3844和3845最大站空比只有50% 不需要限制了

3845你也弄不到大于50%了吧?

如何把3845的占空比弄到大于50%，肯定有办法。

如果正激占空比0.6，如何在剩余0.4的时间内可靠退磁。也肯定有办法。

494的站空比最大不到100%,我是可以弄到100%,但是3845 怎么弄到0.6的站空比?

也不完全是这样，常规方式建议不要大于0.5，但不管单管正激还是双管正激占空比也是可以大于0.5的

双管正激占空比大于0.5，可靠性会打折吧。。。

正激我做的很少很少，但根据曾经的实验结果。

占空比越接近0.5，效率越高，特别是带SR的正激。

问题的关键点在于HVDC变化范围及保持时间要求....通常工业电源，D一般都取0.4以下............

我原来也特别追求D=0.5，从效率及温升的角度讲，D=0.5确实比D=0.3要好很多，有些可惜哦。

很多工业电源选择双管正激是因为其可靠性很高。

但如果占空比大于0.5了，磁复位的时间就短了，如果不能完全复位，经过若干个周期就会炸机，可靠性就打折了。。。

顶 请教下，双管正激的缺点有哪些？？ 功率密度相对于全桥和半桥要小 问下你PFC用的是什么芯片？PFC电感用的是铁硅铝还是EE型的磁芯，规格是多少？

很多IC都可以做吧。

我一般是用铁硅铝或MPP的CORE

先留个脚印 楼主问下 最前面你的输出绕组电流有效值计算的是59A 下面有回复说就应该是输出电流100A究竟哪个是对的呢。 他那个更接近，我当时没注意，写错了
抽空顶起。。。。

楼主向你请教下 正激的Irms是IP*sqrt （Dmax） 在反激准谐振的计算中看到Irms是IP*sqrt （Dmax/3） 这其中是什么道理

版主的正激Irms=IP*sqrt （Dmax）是当成方波计算的，你说的反激Irms=IP*sqr（Dmax/3）是按照三角波计算的。不同波形的有效值计算当然不一样。 Br在温度一定时是定值吗？ LZ再顶起啊，望楼能像单管双正激那样详细讲解一下反激的DCM和CCM的情况下设计过程。。。给LZ投一票。。。不要让帖子沉下去，楼主有望抱个示波器回来。。。 顶起 能不能上传一下你的电路图啊 好东西，谢谢分享 未能继续，可惜了。

多想看看javike司令的实物照片啊！

正好学习学习，可以精华了

此贴不能沉

继续顶

楼主继续啊

正激电源二次侧的输出电压怎么设计，因为有续流电感的作用，肯定要比电感后面的输出电压要大好多，那么变压器的二次侧电压是多高，会比电感输出电压高多少。

按占空比计算啊

好 楼主没有验证占空比呢？ 留个记号，找空细看

顶起

请问司令：Ip_rms=Ip*SQRT(Dmax)=10.0*SQRT(0.352)=5.9A

以上公式是怎么计算出来的，小弟没看懂，请指教啊...

好贴，研究一下！ 很详细,能解释下占空比吗?我不是很明白这 是怎么控制的,比如用3845 电源网和TI公司联合推出了“TI培训班”教学活动，既学习知识，又能获取大奖，快来报名参加吧！__点击这里__

留记号。。虽然俺是菜鸟但也立志学习！

这月要搞款360W的，先顶下

哈哈，快四年了，估计当年的菜鸟已成大神，

现在新人报道，留印学习~~

good!!!!!!!!!!! 路过，好贴不要沉了。顶一个。 占楼学习1

单火线电路请问有没有人搞过单火线，能不能开源共享一下，那些网上的资料我都看了，都是点到即止，没什么意义，都是告诉原理之类的，具体的就什么都没有了。给位论友，讨论下沙发难道论友没有人实际

用Saber变压器MCT模块设计案例疑问





请教各位,下图中的MCT模块是如何做出来的,谢谢
直接调用自带的模块？li营长,自带的模块我没有找到这种三相变压器的模块额,还请指教
帮顶喽~~~



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基于DSP的Boost PFC软开关变换器研究摘要：详细分析了一种新颖的Boost软开关变换器，在传统的Boost变换器基础上加上缓冲元件电感和电容，从而实现开关管的零电流开通和零电压关断。提出了基于DSP的新型控制算法，该算法仅需在一个开关周期