反激式开关变换器之变压器设计实例.docx
关于反激变压器的设计1、 确定 Dmax 和 Vor。2、 求匝比 n。3、 求初级电感量 Lp。4、 选择磁芯。5、 求最小初级匝数。6、 初级、次级和反响绕组匝数关系。7、 选择线经，确定初级、次级和反响绕组匝数。8、 做样品、调整参数。9、 参考例子。原理：一、 确定 Dmax 和 Vor当开关管 Q 闭合时，初级线圈电压为：Vin当输入为 265V 时，到达 375V， 假设变压器初级线圈为：Np；次级线圈为：Ns。匝比：n=Np/Ns。则：次级线圈的电压为：Vin/n。由于次级二极管 D3 反向，没有形成回路， 所以线圈没有电流流经负载。而二极管的反向耐压：VDf=Vin/n+Vo， Vo 为输出电压。当开关管 Q 关断时，变压器中储存的能量向负载释放。次级线圈的电压VS=Vo+Vd，Vd 为整流二极管 D3 正向压降。初级线圈的电压为： VP=n*VS+Vleg。Vleg 为变压器漏感产生的尖锋电压；与输入电压反向。设定 Vor=n*VS，为反射电压。则开关管承受的电压Vds=Vinmax+Vor+Vleg。实际选择开关管是必需留 2050V 的余量。所以：Vor=VDS-Vinmax+Vleg+余量=600-375+120+2050=5585V VDS：开关管的额定耐压，600VVin：在 265V 输入时，375V Vleg:一般在 120V余量：20V50V依据伏秒法则：Vin*Ton=Vor*Toff Ton：为开关管闭合时间。 Toff：为开关管关断时间。占空比：D=Ton/Ton+Toff，Ton+Toff 为周期 T。Ton=T*DToff=T*1-D所以： Vin*D=Vor*1-D D=Vor/Vin+VorDmax=Vor/Vinmin+Vor建议设置在 0.30.5 当输入电压最小时取得最大占空比。二、求匝比 nn =Vor/Vo+Vd三、求初级电感量 Lp。计算电感量：BCM 时，有电感、电压、电流和时间的关系： L=V*t/Ipp t：为时间。Ipp：电流的变化量。初级电感量：Lp=Vinmin*Tonmax/IppBCM 时，Ipp=2*Pin/ Vinmin* Dmax Tonmax=T*Dmax=Dmax/fs fs：为工作频率。所以：Lp=Vinmin*Tonmax/Ipp=Vinmin*Vinmin*Dmax*Dmax/2*Pin*fs对于 CCM 模式：由于电流并没有下降到 0，所以 Ippccm=K*IppBCM，K 小于 1。所以：Lp=Vinmin*Tonmax/Ipp=Vinmin*Vinmin*Dmax*Dmax/2*Pin*fs*K 当输入为窄电压时：K 取 0.60.8当输入为宽电压时：K 取 0.40.6实际应用时，取值在以上的根底上乘以 1.1 倍，再以 10%的误差制作。四、选择磁芯Ap = AwAe = (Pt*10000) / 2 B*f *J*Ku式中 Pt = Po /+Po 传输功率J : 电流密度 A / cm2 (300500) Ku: 绕組系数 0.2 0.5 .五、求最小初级匝数。Np=Lp*Ipp/Bm*Ae= Vinmin*Tonmax/Bm*Ae= Vinmin* Dmax/fs*Bm*Ae 此处求得的是最小匝数。六、初级、次级和反响绕组匝数关系有 n=Np/Ns，可以得到：Ns=Np/n令反响绕组为 Na，电压为 Va 由于反响绕组与次级绕组同名端同向，所以， 反响绕组电压与次级绕组电压成比例，即：Ns/Na=Vo+Vd/Va+Vd1=na Vd：次级整流二极管正向压降 Vd1：反响绕组整流二极管 D2 正向压降na：匝比Na= Np/(n* na)七、选择线经，确定初级、次级和反响绕组匝数。线经的选择按每平方 mm 传递 46A 平均电流来计算。依据铜窗折中选择线经和匝数。尽量使 Np、Ns 和 Na 的取值接近整数。八、做样品、调整参数。依据相关的法律法规来制作样品，必需满足产品市场的法律法规。包括温升、绝缘等级、安规、EMI、EMC 等。电磁屏蔽法拉利屏蔽，绕组之间的屏蔽不能形成回路，一端悬空，一端连接初级或次级的冷地没有电压突变的点。最外层的磁芯外屏蔽屏蔽必需形成回路，并将节点连接到初级或次级的冷地。绕制变压器时做到：热节点指电压或电流突变的节点放置在底层。九、参考例子：用 FSEZ1317 设计一款宽电压85265Vac输入，输出DC16.5V-0.35A，效率为：0.76。查看 FSEZ1317 的 DATESHEET，可知：其工作与DCM，在这里K 值取 1.5，工作频率为：50kHz.内置 1A/650V MOS 管，VCC 电压：16.5V。1、 确定 Dmax 和 Vor。假设次级二极管正向压降 Vd=0.7V，则： VS=Vo+Vd=16.5+0.7=17.2VVor 取 80V，Vinmin=1-a*85*1.414 a：为线电压整流后的纹波因子，与所用的滤波电容的大小直接相关，电容量越大，a 越小。一般电容量按每瓦 23uF，来选择。假设 a=0.3，则：Vinmin=85*1.414*0.7=84V在这里 a 的选择必需留意了，假设选择比实际的小了，那么实际的将大于设计的占空比，假设 IC 有限制的话，将导致工作特别。Dmax= Vor/Vin+Vor=80/80+84=0.488IC 内部设计的最大占空比为 0.6，所以仅从占空比的角度来看是满足要求了。验证 Vor 的合理性。 MOS 的 VDS=650V，最大直流电压Vinmax=265*1.414=375，假设 Vleg=120V，则余量 Vy=650-375-80-120=75V余量一般有 30V 就可以了，因此在设计 RCD 吸取电路时，可以将 Vleg 的电压设置在 155V，这样可以削减 RCD 吸取回路的功耗，从而提升效率。2、 求匝比 n。n =Vor/(Vo+Vd)=80/17.2=4.653、 求初级电感量 Lp。Lp=Vinmin*Tonmax/Ipp=Vinmin*Vinmin*Dmax*Dmax/2*Pin*fs*K=84*84*0.488*0.488/50*1.5*2*17.2*0.35/0.76=1.414mH所以 Lp=1.414*1.1=1.55mH。4、 选择磁芯。Ap=AwAe=(Pt*10000)/2 B*f*J*Ku=(17.2*0.35/0.76+17.2*0.35)*10000/(2*0.25*50000*400*0.2 )=0.0768 平方厘米式中 Pt = Po /+Po 传输功率J : 电流密度 A / cm2 (300500) Ku: 绕組系数 0.2 0.5 .查磁芯手册可知，EE16 AP=0.0765 比较接近。应选择 EE16.5、 求最小初级匝数。EE16 的 Ae=19.2 平方毫米Ippmax=2*17.2*0.35/(0.76*84*0.488)=0.38647A Np=Lp*Ipp/Bm*Ae=1550*0.38647/(0.25*19.2)=125T留意了：Lp 的单位是：uH, Ipp 的单位是：安培 Ae 的单位是：平方毫米。Bm 的取值一般：0.20.3，单位：特斯拉。6、 初级、次级和反响绕组匝数关系。n=4.65NS=125/4.65=26.88,在这里不能为小数，取 29 圈。na=VS/VA=17.2/(16.5+0.7)=1NA=NS=29 圈NP=4.65*29=134.85 取 135 圈.7、 选择线经，确定初级、次级和反响绕组匝数。初级次级平均电流最大值 0.0943A,假设按 6A/mmmm,则 Ds=0.1415mm 取0.15mm-2UEW 铜线。反响绕组，由于电流较小，考虑到简洁绕线，取 0.13mm-2UEW 铜线。次级平均电流 0.35A,假设按 6A/mmmm,则 Ds=0.2726mm,次级铜线假设用的是2UEW 线的话，电流密度取：46A/mmmm；假设用的是 TEX(三层绝缘线)线的话电流密度最大可取到 10A/mmmm.8、 做样品、调整参数。依据第 7 步计算的方法来调整线经，使其可便利制样。绕法略。
