單端反激開關電源變壓器設計總結

單端反激開關電源的變壓器實質上是一個耦合電感，它要承擔著儲能、變壓、傳遞能量等工作。下面對工作于連續(xù)模式和斷續(xù)模式的單端反激變換器的變壓器設計進行了總結。

　　1、 已知的參數(shù)

　　這些參數(shù)由設計人員根據(jù)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(xiàn)在最低輸入電壓、最大輸出功率的狀態(tài)，根據(jù)在穩(wěn)態(tài)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(xù)模式，否則工作于連續(xù)模式。由能量守恒，我們有下式：

　　1/2•(Ip1+Ip2)•DMax•VinDCMin=Pout/η

　　一般連續(xù)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(xù)模式，ΔIp=Ip2-Ip1=2Ip1;對于斷續(xù)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(shù)，根據(jù)安規(guī)的要求和輸出路數(shù)決定，一般為0.2~0.4

　　Kj為電流密度系數(shù)，一般取395A/cm2

　　根據(jù)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(shù)較高，同時可以減小漏感。有了磁芯就可以求出原邊的匝數(shù)。根據(jù)下式：Np=Lp•Ip2•104/Bw•Ae

　　再根據(jù)原、副邊的匝比關系可以求出副邊的匝數(shù)。有時求的匝數(shù)不是整數(shù)，這時應該調整某些參數(shù)，使原、副邊的匝數(shù)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?shù)臍庀叮嬎闳缦拢?/p>

　　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(shù)，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(shù)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。