單端反激開關(guān)電源的變壓器設(shè)計

單端反激開關(guān)電源的變壓器實質(zhì)上是一個耦合電感，它要承擔(dān)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(shè)計進(jìn)行了總結(jié)。
1、 已知的參數(shù)
這些參數(shù)由設(shè)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(guān)頻率fs(或周期T)、線路主開關(guān)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(guān)管的耐壓，同時還要留有一定的裕量(此處假設(shè)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(guān)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(shè)在最大占空比時，當(dāng)開關(guān)管開通時，原邊電流為Ip1，當(dāng)開關(guān)管關(guān)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(shè)計，我們令I(lǐng)p2=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(yīng)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(guān)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(yīng)該調(diào)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(yīng)該在磁回路中加入一個適當(dāng)?shù)臍庀叮嬎闳缦拢?br />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(guān)電源變壓器的主要參數(shù)設(shè)計完成。我們應(yīng)該在設(shè)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。