彈用小型化計算機電源

4單端反激式高頻變壓器的設計

在單管式電路中，高頻變壓器只利用鐵心磁特性的一個象限，磁通不是從-Bm變到到+Bm，即不以磁特性曲線的原點對稱工作，所以單管式電路中變壓器的設計屬于不對稱工作的設計。

對于以可變頻率工作的反激式變換器，在功率晶體管導通其間變壓器增加的能量，在周期的其余時間全部傳送給負載，其輸入功率計算公式是：

從這個公式可以得出計算反激式變換初級繞組電感L1的公式：

(1)

由于反激式變換器必須兼有變壓器和電感器功能，所以還必須滿足一般變壓器的計算公式：

(2)

式中，W1初級繞組匝數，Ui為輸入直流電壓(V)，Ton為導通持續時間(s)，S為鐵心截面積(cm2)，Bm為最大磁感應強度(G)，Br為剩余磁感應強度(G)。

由下式：

可得：

IP1L1=UiTon

代入式(2)可得：

(3)

為了使鐵心不致飽和，還必須滿足下式：

(4)

式中，H為磁場強度，lC為鐵心平均磁路長度(cm)，W1為初級繞組線圈，IP1為初級最大電流(A)，Hmax為鐵心允許使用的最大不飽和磁場強度。

對于固定頻率工作的反激式變換器，在(1-δ)T期間，次級繞組的能量未能全部釋放完，此剩余能量必然在δT期間反映到初級繞組上。因此在初級繞組中具有初始電流IP0，一般取IP1/IP0=2，這樣，在δT期間初級繞組電流的變化量為：

所以，

(5)

因此，在Ton期間，初級繞組電感器上增加的能量為：

(6)

輸出功率為：

(7)

初級繞組電感為：

(8)

綜上所述，設計步驟可歸納如下：

首先根據給定的輸出功率，預選某種尺寸的鐵心，再由式(8)計算出所需的初級繞組的電感值L1。

然后由式(5)計算出IP1值，并把IP1值和L1值代入式(3)，求出初級繞組的匝數。

最后由式(4)校驗H值是否滿足H≤Hmax，如滿足，則可進一步計算次級繞組的匝數和校驗鐵心窗口的面積等步驟。

5結束語

目前，對該彈用小型化計算機電源單獨做過高低溫試驗，隨整機做過例試、綜合環境試驗及可靠性增長試驗，其性能得到初步驗證。今后還需要做片式化元件儲存防護和可靠性研究工作，在電源的抗振動極限、工作環境溫度極限等方面做必要的試驗以獲得詳細數據。另外，也要盡早開展功率器件在單面覆銅鋁基板上的SMT生產工藝研究工作。