原创 单端反激式开关电源设计的matlab实现

%设计开始
%输入交流最小值(V) 
Uacmin = 85;
fprintf('输入交流最小值：%dV\n',Uacmin)
%输入交流最大值(V)
Uacmax = 265;
fprintf('输入交流最大值：%dV\n',Uacmax)
%线电压频率(HZ)
Fline = 50;
fprintf('输入线电压频率：%dHZ\n',Fline)
%输出电压(V)
Uo = [5 15];
%输出整流管正向导通压降(V)
Uf = [0.4];
%输出电流(A)
Io = [0.8 0.5];
for i = 1:length(Uo);
 fprintf('输出电压%d为%2.1fV，输出电流为%3.2fA\n',i,Uo(i),Io(i))
end
%输出功率(w)
Po = (Uo+Uf)*Io';
fprintf('输出功率：%3.1fW\n',Po)
%效率
eta = 0.8;
fprintf('效率：%d%%\n',round(eta*100))
%整流桥导通时间(s)
Tc = 32e-4;
%E6标准基数
E6=[1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8];
%整流滤波电容(uF)
if Po >= 4
 for i = 1:6;
  if (Po*2.5) < (E6(i)*10)
  Cin = E6(i)*10;
  break;
  end
 end
end
if Po >= 40
 for i = 1:6;
  if (Po*2.5) < (E6(i)*100)
  Cin = E6(i)*100;
  break;
  end
 end
end
fprintf('滤波电容：%duF\n',Cin)
%输入最小直流电压(V) 
Udcmin = sqrt(2*(Uacmin^2)-(2*Po*(1/(2*Fline) - Tc))/(eta*Cin*10^(-6)));
fprintf('输入直流最小值：%dV\n',round(Udcmin))
%输入最大直流电压(V)
Udcmax = sqrt(2)*Uacmax;
fprintf('输入直流最大值：%dV\n',round(Udcmax))
%最大占空比
Dmax = 0.45;
fprintf('设定最大占空比：%d%%\n',round(Dmax*100)) 
%开关管饱和导通压降(V)
Uds = 10;
%反激电压(V)
Uor = (Udcmin - Uds)*Dmax/(1-Dmax);
fprintf('反激电压：%4.1fV\n',Uor);
%最小占空比
Dmin = Uor/(Uor+(Udcmax-Uds));
%开关管最小耐压(V)
Umos_min= Udcmax+1.4*1.5*Uor+20;
fprintf('开关管最小耐压：%5.2fV\n',Umos_min)
%开关频率(KHZ)
f = 60;
%电流密度(A/mm^2)
J = 5;
%设定窗口利用率(0.2~0.4)
Ku = 0.3;
%设定工作模式(CCM/DCM),设定拓扑系数KT
Krp = 1;
if(Krp == 1)
fprintf('工作模式为DCM\n');
KT = (2/sqrt(3))*(sqrt(1-Dmax)+sqrt(Dmax));
else
fprintf('工作模式为CCM\n');
KT = ((1-Dmin)/(1-Dmax))*(sqrt(1-Dmax)+sqrt(Dmax))/Krp;
end
%最大磁通密度(T) (0.2~0.3)
Bm = 0.22;
%面积法选定磁芯(cm^2)
Ap = 1.5*KT*Po/(10*Bm*J*Ku*f*eta);%1.5倍余量
fprintf('所选磁芯最小面积乘积为：%5.3fcm^2\n',Ap);
%根据所选磁芯EE25，查阅相关参数
Ae = 40;
%初级绕组平均电流(A)
Iavg = Po/(eta*Udcmin);
fprintf('初级绕组平均电流：%5.3fA\n',Iavg)
%初级绕组峰值电流(A)
Ipkp= Iavg*(2/((2-Krp)*Dmax));
fprintf('初级绕组峰值电流：%5.3fA\n',Ipkp)
%确定开关管的最大电流(A)
Imos_pk = 1.5*Ipkp;
fprintf('开关管能承受的最小电流：%5.3fA\n',Imos_pk)
%初级绕组有效值电流(A)
Irmsp = Ipkp*sqrt(Dmax*((Krp^2)/3-Krp+1));
fprintf('初级绕组有效值电流：%5.3fA\n',Irmsp)
%确定初级电感量Lp(mH)
Lp = Udcmin*Dmax/(f*Ipkp*Krp);
fprintf('初级绕组电感量：%3.2fmH\n',Lp);
%原边匝数(Turn)
Np = round(1000*Lp*Ipkp/(Ae*Bm));
fprintf('原边匝数：%d匝\n',Np);
Ns = round(Np*(Uo+Uf)/Uor);
for i = 1:length(Uo)
 fprintf('第%d路输出副边绕组匝数：%d匝\n',i,Ns(i));
end
%偏置电压(V) (与具体芯片有关)
Ub = 15;
%偏置绕组输出整流二极管正向导通压降(V)
Ud = 0.7;
%偏置绕组匝数(Turn)
Nb = round(Np*(Ub+Ud)/Uor);
fprintf('偏置绕组匝数：%d匝\n',Nb);
%开气隙前Al (nH/Turn^2) (与磁芯型号有关)
Al = 2000;
fprintf('开气隙前电感系数：%3.2fnH/Turn^2\n',Al);
Alg = 10^6*Lp/(Np^2);
fprintf('开气隙后电感系数：%3.2fnH/Turn^2\n',Alg);
%气隙长度Lg(mm)
Lg = 0.4*pi*Ae*(1/Alg-1/Al);
fprintf('气隙长度：%3.2fmm\n',Lg);
%20℃铜导线集肤效应穿透深度(mm)
d = 66.1/sqrt(f*10^3);
fprintf('集肤效应穿透深度：%3.2fmm\n',d );
%原边导线线径(mm)
for i = 1:6;%最多6股并绕
 Dp = 1.13*sqrt(Irmsp/(i*J));
 if Dp <= 2*d
  break;
 end
end
if i > 1
 fprintf('原边导线线径：%3.2fmm，%d股并绕\n',Dp,i);
else
 fprintf('原边导线线径：%3.2fmm，单股\n',Dp);
end
%副边电流峰值(A)
Ipks = Ipkp*((Uo+Uf).*Io/Po)*Np./Ns;
for i = 1:length(Uo)
 fprintf('第%d路输出副边电流峰值：%3.2fA\n',i,Ipks(i));
end
%副边电流有效值(A)
Irmss = Ipks*sqrt((1-Dmax)*((Krp^2)/3-Krp+1));
for i = 1:length(Uo)
 fprintf('第%d路输出副边电流有效值：%3.2fA\n',i,Irmss(i));
end
for i = 1:length(Uo)
 for j = 1:6%最多6股并绕
  Ds(i) = 1.13*sqrt(Irmss(i)/(j*J));
  if Ds(i) <= 2*d
   if j > 1
    fprintf('第%d路输出副边导线线径：%3.2fmm，%d股并绕\n',i,Ds(i),j);
   else
    fprintf('第%d路输出副边导线线径：%3.2fmm，单股\n',i,Ds(i));
   end
  break;
  end
 end
end
%输出滤波电容上的纹波电流(A)
Irs = sqrt(Irmss.^2-Io.^2);
for i = 1:length(Uo)
 fprintf('第%d路输出滤波电容纹波电流：%3.2fA\n',i,Irs(i));
end
%输出整流管最低耐压(V)
Ubrs = 1.25*(Uo + Udcmax*Ns/Np);%取1.25倍余量
for i = 1:length(Uo)
 fprintf('第%d路输出整流管最低耐压：%3.2fV\n',i,Ubrs(i));
end
%偏置绕组整流管最低耐压(V)
Ubrb = 1.25*(Ub + Udcmax*Nb/Np);%取1.25倍余量
fprintf('偏置绕组整流管最低耐压：%3.2fV\n',Ubrb);
%输入整流桥最低耐压(V)
Ubr = 1.25*Uacmax;%取1.25倍余量
fprintf('输入整流桥最低耐压：%3.2fV\n',Ubr);
%开关电源功率因数cosPhi
cosPhi = 0.6;
fprintf('开关电源功率因数设为：%3.2f\n',cosPhi );
%输入整流桥最小有效值电流(A)
Ibr = 2*Po/(eta*Uacmin*cosPhi);%取2倍余量
fprintf('输入整流桥最小额定电流：%3.2fA\n',Ibr);
%设计结束
 

输入交流最小值：85V
输入交流最大值：265V
输入线电压频率：50HZ
输出电压1为5.0V，输出电流为0.80A
输出电压2为15.0V，输出电流为0.50A
输出功率：12.0W
效率：80%
滤波电容：33uF
输入直流最小值：91V
输入直流最大值：375V
设定最大占空比：45%
反激电压：66.2V
开关管最小耐压：533.72V
工作模式为DCM
所选磁芯最小面积乘积为：0.186cm^2
初级绕组平均电流：0.165A
初级绕组峰值电流：0.735A
开关管能承受的最小电流：1.102A
初级绕组有效值电流：0.285A
初级绕组电感量：0.93mH
原边匝数：77匝
第1路输出副边绕组匝数：6匝
第2路输出副边绕组匝数：18匝
偏置绕组匝数：18匝
开气隙前电感系数：2000.00nH/Turn^2
开气隙后电感系数：156.43nH/Turn^2
气隙长度：0.30mm
集肤效应穿透深度：0.27mm
原边导线线径：0.27mm，单股
第1路输出副边电流峰值：3.39A
第2路输出副边电流峰值：2.01A
第1路输出副边电流有效值：1.45A
第2路输出副边电流有效值：0.86A
第1路输出副边导线线径：0.43mm，2股并绕
第2路输出副边导线线径：0.47mm，单股
第1路输出滤波电容纹波电流：1.21A
第2路输出滤波电容纹波电流：0.70A
第1路输出整流管最低耐压：42.75V
第2路输出整流管最低耐压：128.26V
偏置绕组整流管最低耐压：128.26V
输入整流桥最低耐压：331.25V
开关电源功率因数设为：0.60
输入整流桥最小额定电流：0.59A