反激式開關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)反激式變壓器是反激式開關(guān)電源的核心，它決定了反激式變換器一系列的重要參數(shù)，如占空比D,最大峰值電流，設(shè)計(jì)反激式變壓器，就是要讓反激式開關(guān)電源工作在一個(gè)合理的工作點(diǎn)上。這樣可以讓其發(fā)熱量盡量小，對(duì)器件的磨損也盡量小。同樣的芯片，同樣的磁芯，若是變壓器設(shè)計(jì)不合理，則整個(gè)開關(guān)電源性能會(huì)有很大的下降，如損耗會(huì)加大，最大輸出功率會(huì)下降。設(shè)計(jì)變壓器，就是要先選定一個(gè)工作點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)就是最低的交流輸入電壓，對(duì)應(yīng)于最大的輸出功率。第一步，選定原邊感應(yīng)電壓V°R。這個(gè)值是有自己來設(shè)定的，這個(gè)值就決定OK了電源的占空比。可能朋友們不理解什么是原邊感應(yīng)電壓。我們分析一個(gè)工作原理圖。當(dāng)開關(guān)管開通的時(shí)候，原邊相當(dāng)于一個(gè)電感，電感兩端加上電壓，其電流值不會(huì)突變，而線性上升：I升=Vs*Ton/L。這三項(xiàng)分別是原邊輸入電壓，開關(guān)開通時(shí)間和原邊電感量。在開關(guān)管關(guān)斷的時(shí)候，原邊電感放電，電感電流會(huì)下降，此時(shí)有下降了的電流：I降=vor*toff/l。這三項(xiàng)分別是原邊感應(yīng)電壓(即放電電壓)、開關(guān)管管段時(shí)間和電感量。經(jīng)過一個(gè)周期后，原邊電感電流會(huì)回到原來的值，不可能會(huì)變，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來代替Ton，用(1-D)來代替Toff。移項(xiàng)可得：D=VOR/(VOR+Vs)。這就是最大占空比了。比如說我設(shè)計(jì)的這個(gè)變壓器，我選定電感電壓Vor=20V，則Vs為24V，D=20/(20+24)=0.455。第二步，確定原邊電流波形的參數(shù)原邊電流波形有三個(gè)參數(shù)，平均電流，有效值電流，峰值電流，首先要知道原邊電流的波形，原邊電流的波形如下。這是一個(gè)梯形波橫向表示時(shí)間，總想表示電流大小，這個(gè)波形有三個(gè)值，一個(gè)是平均值I平均，二是有效值I，三是峰值Ip。首先要確定平均值I平均：I平均=Po/(n*Vs)。因?yàn)檩敵龉β食孕示褪禽斎牍β?，然后輸入功率再除以輸入電壓就是輸入電流，這個(gè)就是I平均，這里Po我們?nèi)?6W，n取0.7,Vs取24V，則I平均=0.952A。下一步我們求電流峰值。為了求電流峰值我們還要設(shè)定一個(gè)參數(shù)，這個(gè)參數(shù)就是KRP。所謂KRP，就是指最大脈動(dòng)電流Aim和峰值電流Ip的比值，Krp的取值范圍在0和1之間。這個(gè)值很重要。已知了Krp(自己設(shè)定)，現(xiàn)在要解方程了。已知這個(gè)波形一個(gè)周期的面積S=I平均*1。而S=Ip*Krp*D+Ip*(1-Krp)*D,所以解這個(gè)方程組可以得到峰值電流Ip=【平均/[(1-0.5Krp)*D]。設(shè)定Krp=0.6,而峰值電流可以計(jì)算為Ip=0.952/[(1-0.5Krp)*D]=2.989A。下面求電流的有效值I，電流有效值和平均值是不一樣的，有效值的定義還記得嗎，就是說把這個(gè)電流加在一個(gè)電阻上，若是其發(fā)熱和另外一個(gè)直流電流加在這個(gè)電阻上發(fā)熱效果一樣的話，那么這個(gè)電流的有效值就等于這個(gè)直流的電流值。所以這個(gè)電流的有效值不等于其平均值，一般比起平均只要打，而且同樣的平均值也可以由多個(gè)有效值。若是吧Krp選的越大，其有效值就會(huì)越大，有效值還和占空比也有關(guān)系。總之，它對(duì)這個(gè)電流波形的形狀是息息相關(guān)的。它的計(jì)算公式為：I=Ip根號(hào)下(D(Krp2/3-Krp+1))。由此可以計(jì)算出電流的有效值為I=2.989根號(hào)下(0.455(0.36/3-0.6+1))=1.454A。所以對(duì)應(yīng)于相同的功率，也就是相同的輸入電流時(shí)，其有效值和這些參數(shù)是有關(guān)的，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整參數(shù)，使有效值最小，發(fā)熱也就最小，損耗小，也優(yōu)化了設(shè)計(jì)。第三步，選定變壓器磁芯。這個(gè)只能進(jìn)行粗略的估測(cè)，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，按照不同的輸出功率有不同型號(hào)的磁芯供選擇。由于我們輸出功率為16W因此在10——20W范圍內(nèi)可供選擇的磁芯型號(hào)有EPC19、EF(D)20、EF(D)D25、EPC25等，我們選擇的是EFD25磁芯。第四步，計(jì)算變壓器的原邊匝數(shù)，計(jì)算原邊匝數(shù)的時(shí)候要選定一個(gè)磁芯的振幅B，即這個(gè)磁芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化區(qū)間，因?yàn)榧由戏讲妷汉螅@個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度是變化的，正式因?yàn)樽兓圆庞辛俗儔旱淖饔?。其公式為：Np=Vs*Tqn(us)/Sj(mm2)*B。這幾個(gè)參數(shù)分別是原邊匝數(shù)、最小輸入電壓、導(dǎo)通時(shí)間、磁芯的橫截面積和磁芯振幅。一般取B值是0.1到0.2之間，取得越小，變壓器的鐵損就越小，但相應(yīng)變壓器的體積會(huì)大些。這個(gè)公式來源于法拉第電磁感應(yīng)定律。通過查詢EFD25磁芯的數(shù)據(jù)手冊(cè)可以知道。其有效面積為58mm2。這里選擇B=0.125則本次設(shè)計(jì)我們的Np=24*6.7/(58*0.125)=22.17取22匝。算了匝數(shù)，再確定線徑。一般來說電流越大，導(dǎo)線越容易發(fā)熱，所需要的導(dǎo)線就越粗，需要的線徑由電流有效值來確定而不是平均值。另外，因?yàn)楦哳l電流有趨膚效應(yīng)，若是電流很大，最好采用兩股或兩股以上線并繞，效果更好。前面已經(jīng)計(jì)算了有效值，所以就來選線。在本設(shè)計(jì)只能夠我們用直徑0.9mm的漆包線雙線并繞11圈。其電流密度值只有2.3A/mm2左右，為次級(jí)繞組設(shè)計(jì)留足余量。第五步，確定次級(jí)繞組的參數(shù)匝數(shù)和線徑。記得原邊感應(yīng)電壓吧，這就是一個(gè)放電電壓。原邊就是以這個(gè)電壓放電給副邊的。因?yàn)楦边呡敵鲭妷簽?V，加上肖特基雙管并聯(lián)的壓降，就有8.6V，原邊以20伏的電壓放電，那么匝數(shù)是多少呢，當(dāng)然遵守變壓器匝數(shù)和電壓成正比的規(guī)律啦，所以副邊匝數(shù)：Ns=Np*(Uo+UF)/VOR，其中Uf為肖特基管壓降，本設(shè)計(jì)的副邊匝數(shù)就等于22*8.3/20=9.13,取整得9匝。要計(jì)算副邊的線徑，首先要計(jì)算出副邊的有效電流，我們使用公式I=Ip根號(hào)下((1-D)*(Krp2/3-Krp+1))來計(jì)算，其中Krp值和原邊相同。這個(gè)Ip峰值電流就是原邊峰值電流乘以匝數(shù)比，要比原邊峰值電流大數(shù)倍。Ip=2.989*(22:9)=7.306A。Krp=0.6,D=0.455。則I=3.889A這里我們使用0.9mm的漆包線并繞4圈半，電流密度為6.11A/mm2。一般選定的電流密度是4~10A/mm2。*第六步，確定反饋繞組的參數(shù)。反饋是反激的電壓，其電壓是取自輸出級(jí)，所以反饋電壓是穩(wěn)定的。TOP的電源電壓是8.3V，繞上7匝，那么其電壓大概是6V，這就可以了。(？)第七步，確定電感量，使用公式L=Vs*TO/(Ip*Krp)就可以確定原邊電感值了。本設(shè)計(jì)中值L=90uH。第八步，驗(yàn)證設(shè)計(jì)。即驗(yàn)證一下最大磁