小型机载计算机电源的设计与研究

变压器设计
　　
　　设计的某机载计算机DC/DC开关电源如图3所示。
　　
　　U1为控制器LM2588-5.0。脉冲变压器T1共有五个绕组：N1为初级绕组，N2、N3、N4、N5为次级绕组，分别对应输出+12V@0.1A、-12V@0.2A、-32.5V@0.05A以及+5V@4A，且N2、N3圈数相同。
　　
　　由于回扫式控制器具有连续型和不连续型控制的特点，所以设法使其稳定就显得很重要。高频脉冲变压器的设计是整个回扫式控制电路的关键，电源的性能和优劣在很大程度上取决于变压器的设计。这里选择TOKIN公司FEER28L磁芯，磁芯的有效截面积为84.7mm2，有效磁路长度为78.3mm。彩铁氧体B25材料，常温时最大磁感应强度Bm=5100Gs。
　　
　　3.2.1确定变压器匝比α
　　
　　α=N2/N1=[（1-Dmax）/Dmax]·[(Vo1+VF)/Vinmin](3)
　　
　　由Vinmin=24V、Vo1=5V、Dmax=0.46得出α≈0.3。
　　
　　3.2.2初级绕组电感量
　　
　　最大输出功率为：
　　
　　Po=(Vo1+VF)·Io1+(Vo2+VF)·Io2+(Vo3+VF)·Io3+(Vo4+VF)·Io4
　　
　　=26.15(W)(4)
　　
　　假设效率η按照85%计算，则输入功率为：
　　
　　P1=Po/η=34.8(W)(5)
　　
　　设PWM控制最大占空比Dmax=42%,如果初级绕组的电感量设计得大，则流过功率开关管和输出滤波电容的电流峰值小，但由于电流上升斜率小，电路抗干扰能力差且功率开关管开通电流大；电感量小时，电流脉动大，冲击电流大。因此设计电感电流工作在连续工作状态，轻负载时取额定功率的一半，由（2）式可知：
　　
　　
　　
　　初级绕组的峰值电流为：
　　
　　Ip=(2·Po)/[η·(VI·D)]=(2×26.15)/(0.85×27×0.46)=4.95(A)<5(A)(5)
　　
　　3.2.3初、次级绕组匝数
　　
　　初级绕组的电感的储能为：
　　
　　
　　
　　其中，Bs为磁感应度，Sc为脉冲变压器产芯有效截面积；Bs=104GS,Sc=0.847平方厘米。则由（6）式可知：
　　
　　
　　
　　次级绕组匝数N2、N3为：
　　
　　N2=N3=[N1(Vo2+VF)(1-D)]/VIN·D
　　
　　=[10×(12+0.5)×0.54]/(27×0.46)≈6
　　
　　同理可得：N4≈33，N5≈3。
　　
　　3.2.4磁感应强度范围
　　
　　初级输入电流平均值为：
　　
　　IIN（av）=Po/(η·VIN·D)（7-1）
　　
　　初级电流上升值ΔI为：
　　
　　ΔI=VIN·TON/L（7-2）
　　
　　初级电流IL工

《小型机载计算机电源的设计与研究(第2页)》