反激式開關電源變壓器設計要點-KIA MOS管

反激式變壓器適合小功率電源以及各種電源適配器。但是反激式變換器的設計難點是變壓器的設計，因為輸入電壓范圍寬，特別是在低輸入電壓，滿負載條件下變壓器會工作在連續電流模式，而在高輸入電壓，輕負載條件下變壓器又會工作在不連續電流模式。

反激式變壓器一般工作于兩種工作方式 :

1. 電感電流不連續模式DCM (Discontinuous Inductor Current Mode)或稱 " 完全能量轉換 ": 同時儲存在變壓器中的所有能量在反激周期 (toff)中都轉移到輸出端。

2. 電感電流連續模式CCM ( Continuous Inductor Current Mode) 或稱 " 不完全能量轉換 " : 儲存在變壓器中的一部分能量在toff末保留到下一個ton周期的開始。

反激式開關電源變壓器設計

1.電源指標

輸入電壓：90AC~264AC

輸入頻率：f=50Hz

輸出電壓: 12v

輸出電流：3A

輸出功率：Po=36W

設計效率：75%~80%

輸入功率：Pin=48W

2.設定變壓器磁通量

變壓器在工作的時候溫度較高，在設計的過程中取飽和磁芯密度Bs=0.39T，為了防止磁芯出現飽和需要留有一定的裕量，這里在設計的時候取磁通Bm=0.25T

3.計算變壓器匝比

根據BOM表的MOS管和二極管的參數，考慮到一定的裕量，通過在MOS管開通和關斷的時候，計算匝比N

開關on：0.8VD>Vinmax/N+Vo

其中VD為二極管反向耐壓最大值

開關off：0.8Vmos>N*(Vo+Vf)+Vinmax

其中Vmos為MOS管的耐壓值

計算取N=8 (5.5~11.5)

4.計算最低輸入電壓

根據公式：

其中tc=3ms

5.計算最大占空比

根據最低輸入電壓，最大功率時，占空比最大

Dmax=N(Vo+Vf)/(N(Vo+Vf)+Vinmin)

則最大占空比為0.48

6.計算初級電感的峰值電流

Ip=2Po/(DmaxVinminη)

則初級電感的峰值電流為1.818A

7.計算初級繞組電流的有效值

Irms=IP*√(Dmax/3)=0.727A

8.計算初級繞組電感量

Lp=VinminDmax/(Ipf)

計算可得初級電感量450μH

9.最大導通時間

Tonmax=Dmax/f

計算可得導通時間為7.4us

10.初級匝數的計算

Np=VinTonmax/(AeBm)

計算可得初級匝數為40匝。其中骨架給定，Ae為已知量

11.次級匝數

Ns=Np/N

計算可得匝數為5圈。

12.輔助繞組

輔助繞組根據數據手冊，設定VCC電壓為16V，則有：

Ncc=Vcc*Ns/(Vo+Vf)

計算可知輔助繞組為7匝

13.一次側繞組徑選擇

反激變壓器繞組導線電流密度5A/〖mm〗2~7A/〖mm〗2，在該設計中取電流密度為6A，則根據Sp=Irms/J=0.727/6=0.121/〖mm〗^2

則線徑的直徑為：dp=1.13*√0.121=0.3933mm

14.次級繞組的線徑選擇

Sp=Irms/J=3/6=0.5/〖mm〗^2

ds=1.13*√0.5=0.79mm

15.磁芯的氣隙大小

lg=(0.4π*〖Np〗^2*Ae)/Lp

計算可得氣隙大小為1.291mm

16.變壓器繞線

采取三明治繞法，在3腳和2腳上繞初級繞組的一半即20圈。再在5、6腳上繞輔助繞組VCC，繞7圈。再在10、8腳上繞次級繞組5圈。最后在2腳和1腳上繞初級繞組的另一半20圈，最后2腳上的線連接起來。變壓器同名端的繞制，是根據骨架引腳進線端進和繞制方向來確定。

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