單端反激開關電源的變壓器設計

　1、已知的參數

　　這些參數由設計人員根據用戶的需求和電路的特點確定，包括：輸入電壓Vin、輸出電壓Vout、每路輸出的功率Pout、效率η、開關頻率fs(或周期T)、線路主開關管的耐壓Vmos。

　　2、計算

　　在反激變換器中，副邊反射電壓即反激電壓Vf與輸入電壓之和不能高過主開關管的耐壓，同時還要留有一定的裕量(此處假設為150V)。反激電壓由下式確定：

　　Vf=VMos-VinDCMax-150V

　　反激電壓和輸出電壓的關系由原、副邊的匝比確定。所以確定了反激電壓之后，就可以確定原、副邊的匝比了。

　　Np/Ns=Vf/Vout

　　另外，反激電源的最大占空比出現在最低輸入電壓、最大輸出功率的狀態，根據在穩態下，變壓器的磁平衡，可以有下式：

　　VinDCMin?DMax=Vf?(1-DMax)

　　設在最大占空比時，當開關管開通時，原邊電流為Ip1，當開關管關斷時，原邊電流上升到Ip2。若Ip1為0，則說明變換器工作于斷續模式，否則工作于連續模式。由能量守恒，我們有下式：

　　1/2?(Ip1 Ip2)?DMax?VinDCMin=Pout/η

　　一般連續模式設計，我們令Ip2=3Ip1

　　這樣就可以求出變換器的原邊電流，由此可以得到原邊電感量：

　　Lp= DMax?VinDCMin/fs?ΔIp

　　對于連續模式，ΔIp=Ip2-Ip1=2Ip1；對于斷續模式，ΔIp=Ip2 。

　　可由AwAe法求出所要鐵芯：

　　AwAe=(Lp?Ip22?104/Bw?K0?Kj)1.14在上式中

　　Aw為磁芯窗口面積，單位為cm2

　　Ae為磁芯截面積，單位為cm2

　　Lp為原邊電感量，單位為H

　　Ip2為原邊峰值電流，單位為A

　　Bw為磁芯工作磁感應強度，單位為T

　　K0為窗口有效使用系數，根據安規的要求和輸出路數決定，一般為0.2~0.4

　　Kj為電流密度系數，一般取395A/cm2

　　根據求得的AwAe值選擇合適的磁芯，一般盡量選擇窗口長寬之比比較大的磁芯，這樣磁芯的窗口有效使用系數較高，同時可以減小漏感。

　　有了磁芯就可以求出原邊的匝數。根據下式：

　　Np=Lp?Ip2?104/Bw?Ae

　　再根據原、副邊的匝比關系可以求出副邊的匝數。有時求的匝數不是整數，這時應該調整某些參數，使原、副邊的匝數合適。

　　為了避免磁芯飽和，我們應該在磁回路中加入一個適當的氣隙，計算如下：

　　lg=0.4π?Np2?Ae?10-8/Lp

　　在上式中，lg為氣隙長度，單位為cm

Np為原邊匝數，

Ae為磁芯的截面積，單位為cm2

Lp為原邊電感量，單位為H

　　至此，單端反激開關電源變壓器的主要參數設計完成。我們應該在設計完成后核算窗口面積是否夠大、變壓器的損耗和溫升是否可以接受。同時，在變壓器的制作中還有一些工藝問題需要注意。

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