图H7C4材料磁芯的B-H特性
实际使用时，磁芯温度约为100℃，需要确保Bm为线性范围，因此Bm在3000高斯以下。但正向激励开关电源是单向励磁，设计时需要减小剩磁（利于磁复位）——剩磁随磁芯温度以及工作频率而改变。此处，工作频率为200kHz，则剩磁约减为1000高斯，即磁通密度的线性变化范围?Bm为2000高斯。
根据上式，得
N1=
VImin?tONmax250?2.25 ?104??104≈33.1匝，取整数33匝。
?Bm?S2000?85因此，变压器次级的匝数N2为
N2=N1/N=33/8.79=3.75匝，取整数4匝。
当N=N1/N2=33/4=8.25。所以，计算最大占空比Dmax为
Dmax=
?VO?VF?VL??N=?12?0.5?0.3??8.25≈42.4%
VImin250也就是说，选定变压器初、次级绕组分别为33和4匝，为了满足最低输入电压时还能保证输出电压正常，开关电源的最大占空比Dmax约为42.4%，开关管的最大导通时间tONmax约为2.11μs。下面有关参数的计算以校正后的Dmax（=42.4%）和tONmax（=2.11μs）。同时，计算出输出最低电压V2min约为30.3V。 5.2.5变压器次级输出电压的计算
1．计算扼流圈的电感量
流经输出扼流圈的电流?IL如下图所示，则?IL为
V2min??VF?VO??tONmax
L式中，L为输出扼流圈的电感（μH）。
?IL=
图1-28扼流圈中的电流波形
这里选?IL为输出电流IO（=5A）的10%～30%，从扼流圈的外形尺寸、成本、过程响应等方面考虑，此值比较适宜。因此，按?IL为IO的20%进行计算。
?IL=IO?0.2=5?0.2=1A
由上式求得
L=
28.4??0.5?12??2.11≈34.5μH
1如此，采用电感量为34.5μH，流过平均电流为5A的扼流圈。
若把变压器次级的输出电压与电流波形合并在一起，如图所示。在tON期间，
V2为幅度30.3V的正脉冲，VD1导通期间扼流圈电流线性上升，电感励磁、磁通量增大；在tOFF期间，V2为幅度V1'/N的负脉冲，VD1截止、VD2导通，扼流圈电流线性下降，电感消磁，磁通量减小。输出给负载的平均电流IO为5A。稳态时，扼流圈的磁通增大量等于减小量。
图次级的电压与电流波形
2．计算输出电容的电容量
输出电容大小主要由输出纹波电压抑制为几mV而确定。输出纹波电压?Ir由?IL以及输出电容的等效串联电阻ESR1确定，但输出纹波一般为输出电压的0.3%～0.5%。
?Ir=
又
?0.3~0.5??VO=?0.3~0.5??12=36～60mV
100100?Ir=?IL?ESR
由上式求得
ESR=
?Ir36~60==36～60mΩ
1?IL即工作频率为200kHz时，需要选用ESR值60mΩ以下的电容。适用于高频可查电容技术资料，例如，用4700μF/50V的电容，其ESR值为150mΩ，可选3个这样的电容并联。另外，需要注意低温时ESR值变大。
流经电容的纹波电流IC2rms为
IC2rms=
1?IL=≈0.28868A 2?32?3因此，每一个电容的纹波电流约为0.09627A，因为这里有3个电容并联。
ESR，是Equivalent Series Resistance三个单词的缩写，翻译过来就是“等效串联电阻”。ESR的出现导致电容的行为背离了原始的定义。ESR是等效“串联”电阻，意味着将两个电容串联会增大这个数值，而并联则会减少之。
此外，选用电容时还要考虑到负载的变化、电流变化范围、电流上升下降时间、输出扼流圈的电感量，使电压稳定的环路的增益等，它们可能使电容特性改变。 5.2.6 恢复电路设计
1．计算恢复绕组的匝数
恢复电路如图所示。VT1导通期间变压器T1的磁通量增大，T1蓄积能量；VT1截止期间释放蓄积的能量，磁通返回到剩磁。
图恢复电路（VT1截止时）
电路中T1上绕有恢复绕组N3，因此VT1截止期间，原来蓄积在变压器中的能量通过VD4反馈到输入侧（CI暂存）。由于VT1截止期间，恢复绕组N3两端的自感电压限制为输入电压VI的数值，惟其如此，VD4才能把存储在N3中的磁场能转化为电场能反馈到输入侧。这时变压器初级感应电压为
V1'=
N1?VI N3式中，V1'是N1的感应电压，极性为上负下正；VI是N3的自感电压，极性也是上负下正（等于电源电压）。
若主开关元件的耐压为800V，使用率为85%，即V1'?VImax?800?0.85=680V。
V1'?680-340=340V
??求得
N3?N1?VImax33?340==33匝，取整数33匝。
340V1'2．计算主绕组感应电压 当VImax=350V，根据上式，得
V1'=
33?340≈340V 33
5.2.7 计算RCD吸收电路的电阻与电容
VT1导通期间储存在T1中的能量为
2VI2?tON） E1=
2L1式中，L1为变压器初级的电感量。
VT1截止期间，初级感应电压使VD3导通，磁场能转化为电场能，在R1上以热量形式消耗掉。R1中消耗的热量为
V1'2?T E2=R1因为E1=E2，联立整理得
V1'=
R1?VI?tON 2L1T因为输入电压最高VImax时开关管导通时间tONmin最短，把上式中的VI换成
VImax，tON换成tONmin，加在VT1上的最大峰值电压Vdsp为
??R1??tONmin?Vdsp=VImax+V=VImax??1?? 2LT1??'1由此，求得R1为
?Vdsp?L1T??2??1? R1=??t2VONmin?Imax?2又，当输入电压VImax时，tONmin为
tONmin=tONmax?250VImin=1.9?≈1.35μs
340VImax式中，初级的电感量L1是未知数，下面求解。
华南理工大学电力电子技术课程设计报告
