反激變換器的重要參數通常是由反激式變壓器決定的，同時它也是反激開關電源的核心部分。設計反激式變壓器時，讓反激式開關電源工作在一個合理的工作點上尤為重要，原因在于，這樣不僅可以讓其發熱盡量減小，而且對器件的磨損也會相應減小。也就是說，在芯片和磁芯等同 的情況下，變壓器如果設計不合理，則會導致整個開關電源的性能出現大幅度下降，比如如損耗的增加和最大輸出功率的下降，那么，本文就將對如何計算出最合理的反激式變壓器其方法進行詳解。
計算變壓器的最初，就要先選定一個工作點，這個點也就是最低的交流輸入電壓，對應于最大的輸出功率。 輸入85v到265v、輸出5v、2a 的電源、開關頻率是100khz： 第一步，選定原邊感應電壓vor，這個值是由自己來設定的，這個值就決定了電源的占空比�？赡芘笥褌儾焕� 解什么是原邊感應電壓，原邊感應電壓其實是一個典型的單端反激式開關電源，其工作周期可以理解為，當開關管開通的時候，原邊相當于一個電感，電感兩端加上 電壓，其電流值不會突變，而線性的上升，有公式上升了的i=vs*ton/l，這三項分別是原邊輸入電壓、開關開通時間和原邊電感量。在開關管關斷的時 候，原邊電感放電，電感電流又會下降，同樣要尊守上面的公式定律，此時有下降了的i=vor*toff/l，這三項分別是原邊感應電壓（放電電壓）、開關 管關斷時間和電感量。在經過一個周期后，原邊電感電流的值會回到原來，不可能會變，所以，有vs*ton/l=vor*toff/l,，上升了的等于下降 了的，上式中可以用d來代替ton，用1-d來代替toof，移項可得，d=vor/(vor+vs)。此即是最大占空比了。本文選定感應電壓為80v、 vs為90v ，則d=80/(*80+90)=0.47  第二步，確定原邊電流波形的參數原 邊電流波形有三個參數：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圖所示，這是一個梯形波橫向表示時間，縱向表示電 流大小，這個波形有三個值：一是平均值；二是有效值；三是其峰值，平均值就是把這個波形的面積再除以其時間，如下面那一條橫線所示。首先要確定這個值，這 個值是這樣算的，電流平均值=輸出功率/效率*vs，因為輸出功率乘以效率就是輸入功率，然后輸入功率再除以輸入電壓就是輸入電流，這個就是平均值電流。 現在下一步就是求那個電流峰值，尖峰值是多少呢，這個我們自己還要設定一個參數，這個參數就是krp，所謂krp，就是指最大脈動電流和峰值電流的比值這 個比值下圖分別是最大脈動電流和峰值電流。是在0和1之間的。這個值很重要。已知了krp，現在要解方程了，已知這個波形一個周期的面積等于電流平均 值*1，這個波形的面積等于，峰值電流*krp*d+峰值電流*(1- krp)*d，所以有電流平均值等于上式，解出來峰值電流=電流平均值/(1-0.5krp)*d。比如說我這個輸出是10w，設定效率是0.8.則輸入 的平均電流就是10/0.8*90=0.138a，我設定krp的值是0.6而最大值=0.138/(1-0.5krp).d=0.138 /(1-0.5*0.6)*0.47=0.419a。 三 個電流參數，就是這個電流的有效值，電流有效值和平均值是不一樣的，有效值的定義就是把這個電流加在一個電阻上，若是其發熱和另處一個直流電流加在這個電 阻上發熱效果一樣，那么這個電流的有效值就等于這個直流的電流值，所以這個電流的有效值不等于其平均值，一般比其平均值要大，而且同樣的平均值，可以對應 很多個有效值；若是把krp的值選得越大，有效值就會越大，有效值還和占空比d也有關系，總之，它這個電流波形的形狀是息息相關的。 電流有效值=電流峰值*根號下的d*(krp的平方/3-krp+1)，比如電流有效值=0.419*根號下0.47*(0.36 /3-0.6+1)=0.20a.所以對應于相同的功率，也就是有相同的輸入電流時，其有效值和這些參數是有關的，適當的調整參數，使有效值最小、發熱也就最小、損耗小，這便優化了設計。第三步，開始設計變壓器準備工作，已知開關頻率是100khz，則開關周期就是10微秒，占空比是0.47，那么ton就是4.7微秒。 第四步，選定變壓器磁芯，這個就是憑經驗了，如果不會選計算就行了， 第五步，計算變壓器的原邊匝數,原邊使用的經徑。 計 算原邊匝數的時候，要選定一個磁芯的振幅b，即這個磁芯的磁感應強度的變化區間，因為加上方波電壓后，這個磁感應強度是變化的，正是因為變化，所以才有了 變壓的作用，np=vs*ton/sj*b，這幾個參數分別是原邊匝數、最小輸入電壓、導通時間、磁芯的橫節面積和磁芯振幅，一般取b的值是0.1到 0.2之間，取得越小，變壓器的鐵損就越小，但相應變壓器的體積會大些。這個公式來源于法拉弟電磁感應定律,這個定律是在一個鐵心中，當磁通變化的時候， 其會產生一個感應電壓，這個感應電壓=磁通的變化量/時間t再乘以匝數比,把磁通變化量換成磁感應強度的變化量乘以其面積就可以推出上式 來，np=90*4.7微秒/32平方毫米*0.15,得到88匝0.15是選取的值，算了匝數，再確定線徑，一般來說電流越大線越熱，所以需要的導線就 越粗，需要的線徑由有效值來確定，而不是平均值。上面已經算得了有效值，所以就來選線，用0.25的線就可以，用0.25的線，其面積是0.049平方毫 米，電流是0.2安，所以其電流密度是4.08，一般選定電流密度是4到10安第平方毫米。若是電流很大，最好采用兩股或是兩股以上的線并繞，因為高頻電 流有趨效應，這樣可以比較好。 第六步，確定次級繞組的參數、圈數和線徑。 原邊感應電壓，就是一個放電電壓，原邊就是以這個電 壓放電給副邊的，看上邊的圖，因為副邊輸出電太為5v，加上肖特基管的壓降，就有5.6v，原邊以80v的電壓放電，副邊以5.6v的電壓放電，那么匝數 是多少呢？當然其遵守變壓器那個匝數和電壓成正比的規律，所以副邊電壓=ns*(uo+uf)/vor，其中uf為肖? 基管壓降，這個副邊匝數等于 88*5.6/80，得6.16,整取6匝，再算副邊的線徑，當然也就要算出副邊的有效值電流，下圖是副邊電流的波形，有突起的時間是1-d，沒有突起的 是d，剛好和原邊相反，但其krp的值和原邊相同，這個峰值電流就是原邊峰值電流乘以其匝數比，要比原邊峰值電流大數倍。 第七步，確定反饋繞組的參數。 反饋是反激的電壓，其電壓是取自輸出級的，所以反饋電壓是穩定的，top 的電源電壓是5.7到9v，繞上7匝，那么其電壓大概是6v多，反饋電壓是反激的，其匝數比要和幅邊對應，至于線，因為流過其的電流很小，所以就用繞原邊的線繞就可以了，無嚴格要求。第八步，確定電感量。 原邊的電流上升公式i=vs*ton/l.因為已經從上面畫出了原邊電流的波形,這個i就是:峰值電流*krp，所以l=vs.ton/峰值電流*krp，這就確定了原邊電感的值。 第 九步，驗證設計，即驗證一下最大磁感應強度是不是超過了磁芯的允許值，有bmax=l*ip/sj*np，這五個參數分別表示：磁通最大值、原邊電感量、 峰值電流、原邊匝數，這個公式是從電感量l的概念公式推過來的，因為l=磁鏈/流過電感線圈的電流，磁鏈等于磁通乘以其匝數，而磁通就是磁感應強度乘以其 截面積，分別代入到上面，即當原邊線圈流過峰值電流時，此時磁芯達到最大磁感應強度，這個磁感應強度就用以上公式計算.bmax的值一般一要超過0.3t ,若是好的磁芯可以大一些；若是超過了這個值，就可以增加原邊匝數或是換大的磁芯來調。 小結： 設計高頻變壓器，有幾個參數要 自己設定，這幾個參數就決定了開關電源的工作方式，第一是要設定最大占空比d，這個占空比是由你自己設定的感應電壓vor來確定；再就是設定原邊電流的波 形，確定krp的值，設計變壓器時，還要設定其磁芯振幅b，這又是一個設定，所有這些的設定，就讓這個開關電源工作在你設定的方式下了，最后還要不斷的調 整，工作在一個對你來說最好的狀態下，這就是高頻變壓器的設計任務。 公式d=vor/(vor+vs ) (1) iave=p/效率*vs (2) ip=iave/(1-0.5krp)*d (3) i有效值=電流峰值*根號下的d*(krp的平方/3-krp+1) (4) np=vs*ton/sj*b (5) ns=np*(vo+vf)/vor (6) l=vs.ton/ip.krp (7) bmax=l*ip/sj.np (8) 不過總的來說，高頻變壓器是一個比較復雜的東西，本文短短的篇幅在此不足以說明，在計算時務必要注意各個參數之間的聯系，因為是一個整體，多分析、多思考，想必大家就會精通。
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