用于單片集成開關IC開關電源的反激式變壓器設計(二)

4)變壓器結構

對于反激變壓器的結構有兩種主要的設計方法，它們是：

1〕邊沿空隙法(Margin Wound)-方法是在骨架邊沿留有空余以提供所

需的漏電和安全要求。

2〕3層絕緣法(Triple Insulated)-次級繞組的導線被做成3層絕緣

以便任意兩層結合都滿足電氣強度要求。

安全要求、漏電和電氣強度要求以適當的標準列出，例如對于ITE，在美國包含于UL1950中，在歐洲包含于EN60950(IEC950)。5-6mm的漏電距離通常就足夠了，因此在邊沿的應用中初、次級間通常留有2.5-3mm的空間。圖5給出邊沿空隙法結構和3層絕緣法結構。邊沿空隙法結構是最常用的類型。邊沿空隙法結構由于材料成本低具有很高的性價比。3倍絕緣法結構變壓器體積可以做的很小，因為繞組可以利用骨架的全部寬度，邊沿不需要留空隙，但是材料成本和繞組成本比較高。

圖5 a)給出邊沿空隙法結構，此例中邊沿空間由被切割成所想要邊沿寬度的帶子實現，這種帶子通常需要1/2爬電距離(如6mm爬電距離時為3mm)。邊沿帶子繞的層數與繞組高度相匹配。磁芯的選擇應是可利用的繞組寬度至少是所需爬電距離的2倍以維持良好的耦合和使漏感減到最小。初級繞組是骨架中的第一個繞組，繞組的起始端(和初級緊密相連)是和IR40xx的漏極引腳相連的末端。這就使通過其它繞組使最大電壓擺動點得到保護。進而使能耦合到印制板上其它元件的EMI最小。

如果初級繞組多于一層，在兩繞組層之間應放置一個基本的絕緣層(切割成充滿兩邊余留之間寬度)，可以減小兩層之間可能出現的擊穿現象，也能減小兩層之間的電容。另一絕緣層放在初級繞組的上面，輔助繞組在此絕緣層之上。在輔助繞組上放置3層膠帶(切割成充滿整個骨架寬度)以滿足初、次級之間的絕緣要求。

在此層之上放置另一邊沿空隙，次級繞在它們之間，所以在初、次級之間就有6mm的有效爬電距離和完全電壓絕緣。最后在次級繞組上纏3層膠帶(整個骨架寬度)以緊固次級繞組和保證絕緣。

圖5邊沿空隙法和3層絕緣法類型的變壓器結構

圖5 b)給出3層絕緣法結構。可以看出初級充滿整個骨架寬度，和輔助繞組之間僅有一層膠帶，在輔助繞組上纏一層膠帶以防止損壞次級繞組導線的3倍絕緣層。次級繞組纏在其上，最后纏一單層膠帶進行保護。注意繞線和焊接時絕緣不被損壞。

4.1)變壓器材料

鐵芯

有許多廠家的鐵芯可被用作反激變壓器。下面的材料適合使用：

TDK-PC40或PC44材質

飛利蒲-3C85、3C90或3F3

西門子-N27或N67

有許多形狀的磁芯可用但反激變壓器一般用E形磁芯，原因是它成本低、易使用。其它類型磁芯如EF、EFD、ETD、EER和EI應用在有高度等特殊要求的場合。RM、.toroid和罐形磁芯由于安全絕緣要求的原因不適合使用。低外形設計時EFD較好，大功率設計時ETD較好，多路輸出設計時EER較好。

骨架

對骨架的主要要求是確保滿足安全爬電距離，初、次級穿過磁芯的引腳距離要求以及初、次級繞組面積距離的要求。骨架要用能承受焊接溫度的材料制作。

絕緣膠帶

聚酯和聚酯薄膜是用作絕緣膠帶最常用的形式，它能定做成所需的基本絕緣寬度或初、次級全絕緣寬度(例如3M#1296或1P801)。邊沿膠帶通常較厚少數幾層就能達到要求，它通常是聚酯膠帶如3M#44或1H860。

勵磁導線

勵磁導線的護套首選尼龍/聚亞安酯，它在和熔化的焊料接觸時阻燃，這樣就允許變壓器浸泡在焊料鍋中。不建議使用標準的瓷釉導線，由于在焊接前要剝去絕緣層。

3層絕緣導線

在3層絕緣結構中次級繞組導線使用3層絕緣導線，和勵磁導線相似主導線是單芯，但是它有不同3個絕緣層，即使三層中任意兩層接觸都滿足絕緣要求。

護套

邊沿空隙結構變壓器繞組的首、尾端需要護套。護套必須經相關安全機構認證至少有0.41mm壁厚以滿足絕緣要求，由于熱阻要求通常使用熱縮管，要確保在焊接溫度時不被熔化。

浸漆

通常使用浸漆鎖定繞組和磁芯間的空間，可以防止噪聲和濕汽進入變壓器。它有助于提高耐壓能力和熱傳導性能。然而這是一個很幔的步驟。

4.2)繞線方式

C型繞線

這是最常用的繞線方式。圖6)示出有2層初級繞組的C型繞線。C型繞線容易實現且成本低，但是導致初級繞組間電容增加。可以看出初級從骨架的一邊繞到另一邊再繞回到起始邊，這是一個簡單的繞線方法。

Z型繞線

圖7)示出有2層初級繞組的Z型繞線方式。可以看出這種方法比C型繞線復雜、制造價格較貴，但是減小了繞組間的電容。

4.3)繞組順序

初級繞組一般繞在最里層這樣能使每匝長度最小，并能減小初級電容。如前面討論的把初級繞組放在最里層的方式可以使它受到其它繞組的保護，減小耦合到印制板上其它元件的噪音。通過使繞組的始端(初級最里層的末端)成為和IR40xx的漏極相連的末端也可以減小耦合噪音，該連接點(具有最大電壓波動)也受到其它繞組的保護。在初級繞組兩層之間纏一層膠帶對初級繞組的電容(作為四個要素中之一盡可能減小它)有很大影響。