反激式開關(guān)電源變壓器的設計分析

摘要：反激式開關(guān)電源變壓器設計效果對其電源瑜出電壓的穩(wěn)定性有著較大的

影響，是其設計研究和關(guān)注的重點內(nèi)容之一。本文結(jié)合反激式開關(guān)電源的工作

原理，根據(jù)其性能特點對反激式開關(guān)電源變壓器的設計進行研究，以為有關(guān)實

踐及研究提供參考。

關(guān)鍵詞：反激式開關(guān)電源；變壓器；設計；工作原理

反激式開關(guān)電源在各種電氣設備與電力系統(tǒng)中應用較為廣泛,且具有體積小、

質(zhì)量輕以及效率高等突出特征和優(yōu)勢。通常情況下，功率開關(guān)管以及PWM控制

器、變壓器等作為開關(guān)電源的重要結(jié)構(gòu)部件，對其工作運行的性能效果也有著

十分重要的作用和影響。其中，變壓器在開關(guān)電源中是以電壓轉(zhuǎn)換、磁能轉(zhuǎn)換

以及絕緣隔離等作用為主，其作為開關(guān)電源的核心部件，設計質(zhì)量與性能效果

直接影響著開關(guān)電源的技術(shù)性能與運行使用可靠哇。因此，本文將結(jié)合反激式

開關(guān)電源工作原理，對其變壓器設計進行研究，以供參考。

一、反激式開關(guān)電源工作原理及性能特征分析

1.1反激式開關(guān)電源及其性能特征

綜合現(xiàn)有的反激式開關(guān)電源產(chǎn)品情況，其中，TOPS\vitch-GX系列開關(guān)電源作為

較為常見的產(chǎn)品類型，不僅在市場中相對多見，并且在電氣設備與電力系統(tǒng)中

應用也比較廣泛。TOPSwitch-GX系列開關(guān)電源是利用具有高效節(jié)能效益的集成

電路技術(shù)設計實現(xiàn)，其全頻時開關(guān)工作頻率更是達到132KHz,且變壓器與電源

體積和其他開關(guān)電源相比明顯減小，同時該系列開關(guān)電源中還采用了線電壓作

為前饋，以對開關(guān)電源低壓工作狀態(tài)下的輸出電源紋波進行有效減小，并實現(xiàn)

高壓工作狀態(tài)下的最大占空比限制，使其具備更大的占空比。TOPSwitch-GX系

列開關(guān)電源產(chǎn)品還通過反饋電流進行占空比調(diào)節(jié)，使其能夠在輸出電壓降低情

況下，通過光耦反饋電路降低其反饋電流，從而留加占空比，提升輸出電壓，

以確保整個系統(tǒng)或設備運行中的輸出電壓保持不變，同樣，在輸出電壓升高情

況下，也能夠利用內(nèi)部調(diào)節(jié)對輸出電壓的變化進行控制，以滿足電源開關(guān)電壓

穩(wěn)定性控制目的。

1.2反激式開關(guān)電源的工作原理

根據(jù)上述對TOPSwitch-GX系列開關(guān)電源性能的分析，以TOPSwitch-GX系列單

端反激式開關(guān)電源為例，這類開關(guān)電源是指高頻變壓器磁芯僅在磁滯回線的一

側(cè)進行工作，也就是說開關(guān)電源變壓器的器件只存在漏極D這一唯一脈沖調(diào)制

信號功率輸出端，而反激式開關(guān)電源則是指開關(guān)電源的功率開關(guān)管MOSFET在導

通狀態(tài)下，高頻變壓器初級繞組中的感應電壓表現(xiàn)為上正下負，而整流二極管

則為截止狀態(tài)，以在初級繞組中進行能量儲存；同時，在開關(guān)電源的功率開關(guān)

管MOSFET為截止狀態(tài)時，其變壓器初級繞組中葉儲存能量則能夠通過整流二極

管和次級繞組進行整流與濾波電容濾波后向負載端輸出，從而使開關(guān)電源通過

開關(guān)頻率實現(xiàn)次級電流控制，以達到相應的電源控制目的。如下圖1所示，即

為反激式開關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖。

圖1反激式開關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖

此外，結(jié)合上述反激式開關(guān)電源的工作原理分析，根據(jù)TOPSwitch-GX系列開關(guān)

電源的性能特點，由于電源開關(guān)工作運行中開關(guān)頻率能夠達到132KHZ,會造成

電源開關(guān)的高頻變壓器進行快速儲能與釋放電能，從而對性能及運行效果產(chǎn)生

不利影響，針對這種情況在經(jīng)過高頻整流濾波后則能夠進行相應的直流電壓輸

出獲取，從而實現(xiàn)電壓穩(wěn)定性控制。

二、反激式開關(guān)電源變壓器的設計研究

結(jié)合上文對反激式開關(guān)電源的性能與工作原理分析，在對反激式開關(guān)電源變壓

器的傳統(tǒng)設計中，不僅設計方法與計算公式相對復雜，且其中涉及的參數(shù)較

多，計算過程也比較麻煩，導致變壓器設計效果以及開關(guān)電源的穩(wěn)壓可靠性存

在不利影響。因此，根據(jù)上述TOPSwitch-GX系列開關(guān)電源技術(shù)，以TOP246YN

為基礎對反激式開關(guān)電源變壓器設計進行分析。

由于反激式開關(guān)電源的變壓器在開關(guān)電源中不僅是一個儲能元件，同時也是實

現(xiàn)能量傳遞的主體，能夠在功率開關(guān)管導通情況下進行儲能和截止情況下向負

載端進行能量釋放，并且在功率開關(guān)管的作用下實現(xiàn)直流電向方波轉(zhuǎn)變以在開

關(guān)電源變壓器中施加，從而通過電磁轉(zhuǎn)換實現(xiàn)所需電壓輸出。根據(jù)這一規(guī)律，

以輸入電壓為85至265V的單相交流電壓、最大瑜出電壓/電流為24V/1A、輸

入電源頻率為50Hz、開關(guān)工作頻率為132KHz、開關(guān)管導通壓降為10V、期望工

作效率為80%作為參數(shù)標準，那么，首先在反激式開關(guān)電源變壓器的磁芯設計

與選擇中，從磁芯材新的價格以及性能等方面考志，可以選擇具有較高性價比

的鐵氧體材料作為磁芯材料，并且其形狀選擇也莪為多樣。因此，結(jié)合高磁通

密度應用功率的鐵氧體材料使用頻率在25至200KIIZ之間，在作為開關(guān)電源變

壓器磁芯情況下，其高頻變壓器磁芯截面積則可以通過下列公式(1)進行計算

求出。其中，表示高頻變壓器磁芯截面積，而表示最大承受功率，

根據(jù)上述反激式開關(guān)電源變壓器設計方法，在對變壓器各參數(shù)計算獲取情況下

并驗證分析情況下，即可獲取能夠滿足所設置性能指標，從而對所設計變壓器

在應激式開關(guān)電源中的運行使用效果進行保障。如下圖2所示，即為根據(jù)上述

方法所設計的應激式開關(guān)電源變壓器在交流輸入為85和265v情況下的功率開

關(guān)管漏-源極電壓波形變化效果圖，根據(jù)該圖可以看出所設計變壓器在應激式開

關(guān)電源中具有較好的儲能與釋能效果。

圖2

三、結(jié)束語

總而言之，對反激式開關(guān)電源變壓器設計研究，有利于促進其在實際中設計應

用，從而確保應激式開關(guān)電源的運行使用效果，我進其性能改善，具有十分積

極的作用和意義。

參考文獻：

[1]王其軒，王振宇，陳北辰，等.一種新型高性能開關(guān)電源的設計與實現(xiàn)[J].電測

與儀表,2018(12)27：「6.

[2]蔣德智.一種基于TL2844B的變頻器用反激式開關(guān)電源設計[J].電子世

界，2018(22)：176T77.

[3]黃魯晨，黃輝，董雅茹，等.基于T0P224YN的