1、反激式變壓器的設(shè)計反激式變壓器的設(shè)計反激式變壓器的工作與正激式變壓器不同。正激式變壓器兩邊的繞組是同時流過電 流的，而反激式變壓器先是通過一次繞組把能量存儲在磁心材料中，一次側(cè)關(guān)斷后再 把能量傳到二次回路。因此，典型的變壓器阻抗折算和一次、二次繞組匝數(shù)比關(guān)系不 能在這里直接使用。這里的主要物理量是電壓、時間、能量。在進(jìn)行設(shè)計時，在黑箱估計階段，應(yīng)先估計出電流的峰值。磁心尺寸和磁心材料也 要選好。這時，為了變壓器能可靠工作，就需要有氣隙。剛開始，在開關(guān)管導(dǎo)通時把一次繞組看作是一個電感器件，并滿足式（24）。(25)就可以算出一次最大電感(24)把Lpri移到左邊， 用Ton=Dmax/f代到上式

2、中，用已知的電源工作參數(shù)，通過式-最大占空比（通常為50 %或0.5）（25）這個電感值是在輸入最小工作電壓時，電源輸出仍能達(dá)到額定輸出電壓所允許選擇 的最大電感值。在開關(guān)管導(dǎo)通的每個周期中，存儲在磁心的能量為:(26)要驗(yàn)證變壓器最大連續(xù)輸出的功率能否滿足負(fù)載所需的最大功率，可以使用下式:Pin所有磁心工作在單象限的場合，都要加氣隙。氣隙的長度(cm)可以用下式近似(CGS制(美國):(28a)式中Ac 有效磁心面積，單位為；在MKS系統(tǒng)(歐洲)中氣隙的長度(m)為Bmax最大磁通密度，單位為 G(Wb /cm)。(28b)式中Ac 有效磁心面積，單位為；Bmax最大磁通密度，單位為 T(W

3、b / m)。這只是估算的氣隙長度，設(shè)計者應(yīng)該選擇具有最接近氣隙長度的標(biāo)準(zhǔn)磁心型號。磁心制造廠商為氣隙長度提供了一個AL的參數(shù)。這參數(shù)是電感磁心繞上 1000匝后的數(shù)據(jù)(美國)。根據(jù)設(shè)計好的電感值，繞線的匝數(shù)可以用式(29)計算確定。(29)式中Lpri一次電感量，單位為 mH如果有些特殊的帶有氣隙的磁心材料沒有提供AL。的值，可以使用式(30)。注意不要混淆CGS和MKS兩種單位制(G和cm與T和m)現(xiàn)在就用式(3- 31)來確定輸出最大功率時的二次繞組匝數(shù)。(31)式中Dma 最大占空比(通常為50 %)。式(31)算出來的結(jié)果應(yīng)該看作是最大的匝數(shù)，因?yàn)樵褦?shù)越多的話，二次電感量也越 大，因

4、此把磁心的能量釋放完需要更長的時間。這樣算出來的結(jié)果往往不是整數(shù)，而 很多磁心是不支持帶小數(shù)的匝數(shù)，這就要在磁心允許的范圍內(nèi)選取最接近這個小數(shù)的 整數(shù)。確定其余輸出繞組的匝數(shù)，可以用設(shè)計正激式變壓器的方法見式(22)。同樣，如果輸出的電壓值與理想的輸出電壓值的誤差超標(biāo)的話，也需要進(jìn)行反復(fù)設(shè)計。先把原 來的二次繞組匝數(shù)拿掉一匝，重新計算輸出電壓(包括整流橋的正向壓降)。最終，輸出電壓總是會有些誤差存在的。衝(人心+N''閃rG T7t T十 *D1(22)式中 Vout( n)另外的輸出電壓；VD 預(yù)計的輸出整流器的正向壓降。現(xiàn)在要考慮二次繞組的安排了。設(shè)計者可能會選用自耦變壓器

5、式的二次繞組(也就是低壓繞組的繞線是共用的)或隔離式二次繞組。由于反激式的二次側(cè)是半波整流的， 所以非中間抽頭的繞組或全波整流橋是不能用的(見圖19) o 一旦要設(shè)計的二次繞組的繞法確定后，就要檢查磁心的窗口面積是否能裝下這個繞組。這同樣也可以按式(23)肥二 k Y QU來檢驗(yàn)。(23)式中，k取1.21.4之間的值，這是考慮到繞組余量和絕緣層的緣故。fl-h.玳層式址俎樂：i r “I託層式筆如* 畑寧地I和2*卩皿奪4 %*歩地3和4* -圖19在反激式變換器中，變壓器的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計也是比較苛刻的。如果設(shè)計不當(dāng)，會產(chǎn)生電壓尖峰，這會影響半導(dǎo)體器件的可靠工作（見本文-基極和柵極的驅(qū)動變壓器

6、）。正激式濾波扼流圈的設(shè)計正激式濾波扼流圈就是正激式變壓器的每個輸出端上的濾波電感。它的目的是當(dāng)開 關(guān)管關(guān)斷時，為負(fù)載存儲能量。電氣上的作用就是把開關(guān)方波脈沖積分成直流電壓。濾波電感的設(shè)計比較簡單。首先要選好磁心。通常這種場合用鉬鎳鐵合金 （mopermalloy） 磁環(huán)，這是因?yàn)檫@種材料本身內(nèi)部有氣隙。當(dāng)然用有氣隙的鐵氧體磁 心也是可以的。如果要用有氣隙的鐵磁心，請參照本文-升壓式變換器單匝繞組電感的首先用式（32）確定輸出所需的最小電感磁心尺寸設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計。下面就是采用鉬鎳鐵合金磁環(huán)進(jìn)行濾波電感設(shè)計的步 驟。式中Vin (max)對應(yīng)的輸出端上整流器后的最高峰值電壓;Vout輸出電壓；

7、Ton(est) 估計的最大輸入電壓下，開關(guān)管導(dǎo)通時間(1/ fop 的30 %是比較好的估計)；Iout(mi n)預(yù)先知道的輸出端上負(fù)載最小電流。這個值就是電感的最小值，如果低于這個值，在輸出端上流過最小額定負(fù)載電流 時，電感電流會發(fā)生斷續(xù)。對鉬鎳鐵合金磁環(huán)來說，可以通過計算存儲在磁心中的能量平均值來估計需要的磁 心尺寸。能量的平均值用式(33)計算。(33)參考圖20,確定z軸的位置，在這個位置上垂直上移，直到和第一條曲線相交。然后水平看過去，讀出磁心型號。參考該型號的數(shù)據(jù)手冊，查到這個磁心的值，設(shè)計者就可以根據(jù)式(29)計算出所需的繞組匝數(shù)。總之，通過電感的電流平均值越大的 話，就使用

8、越低的磁導(dǎo)率的 MPP磁心材料。圖20x KX)接下來檢查磁環(huán)的窗口面積是否能繞下這些匝數(shù)。繞組占用磁環(huán)窗口面積的百分比由下式?jīng)Q定:(34)式中Awire繞組導(dǎo)線的橫截面積（參考附錄F中的導(dǎo)線規(guī)格表）（in2或m2 ）；Awindow磁環(huán)可以提供的繞線面積 （窗口面積）（in2 或m2 ）；N繞組匝數(shù)。如果這個值為40 % 50 %，那么繞組占的窗口面積太大了。這是因?yàn)槔@線梭 要從余下的空間中穿過，如果余下的窗口空間小于50 %，繞線梭就無法穿過。解決的辦法是選用尺寸更大的磁心或把導(dǎo)線的線徑減小一號。后一種方法會因?yàn)殂~損的增加 而使電感發(fā)熱量增加。最后，如果電源在高頻下工作，并且流過濾波器的電

9、流較大，則可以考慮用編織線（1itz wire）。這是因?yàn)榫幙椌€是由很多細(xì)的導(dǎo)線絞合成一股的，集膚效應(yīng)小。對于相 同導(dǎo)電截面積，編織線的直徑要比單股線要大。相互耦合的正激式濾波扼流圈的設(shè)計在多組輸出的正激式變換器中，輸出電壓互補(bǔ)時（如+/-5V 等），可以把扼流圈做在同一個磁心上（見圖21）。這樣做有一些好處：可以節(jié)省空間，提高輸出的交叉調(diào)整性 能，每個輸出端電壓的紋波也比較理想。亙二地圖21首先要選好磁心的類型和材料，這部分與單輸出濾波扼流圈的設(shè)計相同。可以用鉬鎳鐵合金磁環(huán)（見本文-正激式濾波扼流圈的設(shè)計）或用鐵氧體磁心（見本文-確定磁心的尺 寸）。對于鉬鎳鐵合金磁環(huán)，確定需要的磁心尺寸，把

10、兩個輸出負(fù)載的電流疊加起來后，選用符合這個電流要求的導(dǎo)線規(guī)格，并用式（33）計算磁環(huán)大小。所需的磁心窗口面積設(shè)為單繞組扼流圈時的兩倍。扼流圈的繞組匝數(shù)是由最小的電感值和最小輸出電流下所需的匝數(shù)確定的。這兩個值可以用式（32）和式（29）來計算。另一個繞組的匝數(shù)與該繞組相同。這兩個繞組要用雙絞線，也就是在把導(dǎo)線繞到磁心或骨架上之前，先把它們絞在一 起，這就保證它們的匝數(shù)是一樣的，相同的匝數(shù)對扼流圈的工作是很重要的。對于 #22 AWG（AWG為美國線規(guī)）導(dǎo)線來說，每英寸絞三圈，這種絞合程度是比較合適的。線徑越大，絞合程度越低。兩個繞組產(chǎn)生的磁通在磁心中疊加在一起。由于繞組一樣（如繞線方向相同），兩組電源的輸出極性相反，所以同名端要標(biāo)在電