單端反激開關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)

單端反激開關(guān)電源的變壓器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)耦合電感，它要承擔(dān)著儲(chǔ)能、變壓、傳遞能量等工作。下面對(duì)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(jì)進(jìn)行了總結(jié)。

1、 已知的參數(shù)

這些參數(shù)由設(shè)計(jì)人員根據(jù)用戶的需求和電路的特點(diǎn)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(jì)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(guò)主開關(guān)管的耐壓，同時(shí)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：

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。

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：

設(shè)在最大占空比時(shí)，當(dāng)開關(guān)管開通時(shí)，原邊電流為Ip1，當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，原邊電流上升到Ip2。若Ip1為0，則說(shuō)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：

一般連續(xù)模式設(shè)計(jì)，我們令

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：

對(duì)于連續(xù)模式，；對(duì)于斷續(xù)模式，。

可由法求出所要鐵芯：

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(qiáng)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(zhǎng)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(shí)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：

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(shí)求的匝數(shù)不是整數(shù)，這時(shí)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(gè)適當(dāng)?shù)臍庀?，?jì)算如下：

在上式中， lg為氣隙長(zhǎng)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(jì)完成。我們應(yīng)該在設(shè)計(jì)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(shí)，在變壓器的制作中還有一些工藝問題需要注意。