反激式开关电源变压器设计步骤(重要).doc

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1、反激式开关电源变压器设计反激式变压器是反激式开关电源的核心，它决定了反激式变换器一系列的重要参数，如占空比D，最大峰值电流，设计反激式变压器，就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。这样可以让其发热量尽量小，对器件的磨损也尽量小。同样的芯片，同样的磁芯，若是变压器设计不合理，则整个开关电源性能会有很大的下降，如损耗会加大，最大输出功率会下降。设计变压器，就是要先选定一个工作点，在这个点就是最低的交流输入电压，对应于最大的输出功率。第一步，选定原边感应电压VOR。这个值是有自己来设定的，这个值就决定了电源的占空比。可能朋友们不理解什么是原边感应电压。

2、我们分析一个工作原理图。当开关管开通的时候，原边相当于一个电感，电感两端加上电压，其电流值不会突变，而线性上升：I升=Vs*Ton/L。这三项分别是原边输入电压，开关开通时间和原边电感量。在开关管关断的时候，原边电感放电，电感电流会下降，此时有下降了的电流：I降=VOR*TOFF/L。这三项分别是原边感应电压（即放电电压）、开关管管段时间和电感量。经过一个周期后，原边电感电流会回到原来的值，不可能会变，所以有：Vs*TON/L=VOR*TOFF/L。即上升了的等于下降了的。上式中用D来代替TON，用（1-D）来代替TOFF。移项可得：D=VOR/(VOR+

3、Vs)。这就是最大占空比了。比如说我设计的这个变压器，我选定电感电压VOR=20V，则Vs为24V，D=20/(20+24)=0.455。第二步，确定原边电流波形的参数原边电流波形有三个参数，平均电流，有效值电流，峰值电流，首先要知道原边电流的波形，原边电流的波形如下。这是一个梯形波横向表示时间，总想表示电流大小，这个波形有三个值，一个是平均值I平均，二是有效值I，三是峰值Ip。首先要确定平均值I平均：I平均=Po/(η*Vs)。因为输出功率除以效率就是输入功率，然后输入功率再除以输入电压就是输入电流，这个就是I平均，这里Po我们取16W，η取0.7，Vs

4、取24V，则I平均=0.952A。下一步我们求电流峰值。为了求电流峰值我们还要设定一个参数，这个参数就是KRP。所谓KRP，就是指最大脉动电流ΔIm和峰值电流Ip的比值，Krp的取值范围在0和1之间。这个值很重要。已知了Krp（自己设定），现在要解方程了。已知这个波形一个周期的面积S=I平均*1。而S=Ip*Krp*D+Ip*(1-Krp)*D,所以解这个方程组可以得到峰值电流Ip=I平均/[(1-0.5Krp)*D]。设定Krp=0.6,而峰值电流可以计算为Ip=0.952/[(1-0.5Krp)*D]=2.989A。下面求电流的有效值I，电流有效值和平

5、均值是不一样的，有效值的定义还记得吗，就是说把这个电流加在一个电阻上，若是其发热和另外一个直流电流加在这个电阻上发热效果一样的话，那么这个电流的有效值就等于这个直流的电流值。所以这个电流的有效值不等于其平均值，一般比起平均只要打，而且同样的平均值也可以由多个有效值。若是吧Krp选的越大，其有效值就会越大，有效值还和占空比也有关系。总之，它对这个电流波形的形状是息息相关的。它的计算公式为：I=Ip根号下（D（Krp2/3-Krp+1））。由此可以计算出电流的有效值为I=2.989根号下（0.455（0.36/3-0.6+1））=1.454A。所以对应于相同的

6、功率，也就是相同的输入电流时，其有效值和这些参数是有关的，适当的调整参数，使有效值最小，发热也就最小，损耗小，也优化了设计。第三步，选定变压器磁芯。这个只能进行粗略的估测，通常根据经验，按照不同的输出功率有不同型号的磁芯供选择。由于我们输出功率为16W因此在10——20W范围内可供选择的磁芯型号有EPC19、EF(D)20、EF(D)D25、EPC25等，我们选择的是EFD25磁芯。第四步，计算变压器的原边匝数，计算原边匝数的时候要选定一个磁芯的振幅B，即这个磁芯的磁感应强度变化区间，因为加上方波电压后，这个磁感应强度是变化的，正式因为变化，所以才有了变压

7、的作用。其公式为：Np=Vs*TON（us）/SJ(mm2)*B。这几个参数分别是原边匝数、最小输入电压、导通时间、磁芯的横截面积和磁芯振幅。一般取B值是0.1到0.2之间，取得越小，变压器的铁损就越小，但相应变压器的体积会大些。这个公式来源于法拉第电磁感应定律。通过查询EFD25磁芯的数据手册可以知道。其有效面积为58mm2。这里选择B=0.125则本次设计我们的Np=24*6.7/(58*0.125)=22.17取22匝。算了匝数，再确定线径。一般来说电流越大，导线越容易发热，所需要的导线就越粗，需要的线径由电流有效值来确定而不是平均值。另外，因为高频

8、电流有趋肤效应，若是电流很大，最好采用两股或两股以上线并绕，效果更