从《精通开关电源设计》整理出的“反激变换器的设计步骤”

从《精通开关电源设计》 整理出的 “反激变换器的设计步骤

齐纳管吸收漏感能量的反激变换器： 0. 设计前需要确定 的参数

开关管 Q 的耐压值： Vmq

输入电压范围： Vinmin 〜 Vinmax 输出电压 Vo

电源额定输出功率：Po （或负载电流Io ） 电源效率： X

电流/磁通密度纹波率：r （取0.5，见注释C ） 工作频率： f

最大输出电压纹波： Vopp1. 齐纳管 DZ 的稳压值 Vz

Vz 2. 一次侧等效输出电压 Vor

Vor = Vz / 1.4 （见注释 A ）3. 匝比 n （Np/Ns ）

般取0.5〜1V 。4.最大占空比的理论值 Dmax

Dmax = Vor / （Vor + Vinmin ） ，此值是转换器效率为 100%时的

理论值，用于粗略估计占空比是否合适，后面用更精确的算 法计算。

般控制器的占空比限制 Dlim 的典型值为 70%。

上面是先试着确定 Vz ,也可以先试着确定 n ,原则是n = Vin

n = Vor / （Vo + Vd ） ，其中

Vd 是输出二极管 D 的正向压降，

/ Vo，Vin 可以取希望的工作输入电压，然后计算出Vor，Vz，

Dmax 等，总之这是计算的“起步”过程，根据后面计算考虑实际情况对n 进行调整，反复计算，可以得到比较合理的

选

择。

5. 负载电流Io

Io = Po / Vo,如果有多个二次绕组，可以用单一输出等

效。

6. 一次侧有效负载电流Ior

Ior = Io / n ，由Ior X Np = Io X Ns 得来。7.占空比 D

D = Iin / (Iin + Ior) ，其中lin = Pin / Vin，而Pin = Po / X。这

里Vin 取Vinmin 。(见注释B)8. 二次电流斜坡中心值Il

Il = Io / (1 - D)9. 一次电流斜坡中心值Il r

Ilr = Il / n10. 峰值开关电流

Ipk

Ipk = (1 + 0.5 X r) X Ilr11.伏秒数Et

Et = Vinmin X D / f ，(Et = Von X Ton = Vinmin X D/f) 12. 一次电感Lp

Lp = Et / (Ilr X r)13. 磁芯选

择

(1) Ve = 0.7 X (((2 +「)八2) / r) X (Pin / f) , Ve 单位cmT ;

f单位KHz，根据此式确定磁芯有效体积Ve,寻找符合此要

求的磁芯。(见注释 D )

(2)最适合反激变压器的磁芯是“ E Cores”和“ U Cores”,“ ETD'、” ER'、“ RM'这三种用于反激性能一般，而

“ Planar E”、

“EFD'、” EP'、“P'、” Ring'型不适合反激变压器。 3 )材质选锰锌铁氧体， PC40 比较常用且经济。

匝数 Np

Np = (1 + 2/r) X (Von x D)/(2 x Bpk x Ae

Bpk 不能

超过0.3T , 一般反激变压器取 0.3T ; Ae 是磁芯的有效截面

积，从所选磁芯的参数中查的。(公式推导见注释 E ,说明见 注释 F )15. 二次匝数 Ns

Ns = Np / n ，此值小数不可忽略时向上取整， 女n 1.62T 取2T ,

然后重新计算 Np = Ns x n 。16. 匝数调整后实际磁通密度 变化范围验证

Bpk = Bpk0 xNp0 / Np ，Bpk0、Np0 是调整前的磁通密度峰

值和一次匝数。 (根据： Bpk 与匝数成反比)

dB = (2r/(r + 2)) X Bpk17. 气隙系数 z

z = (1 / Lp) X (u X u0 X Ae / le) x NpA2 ,其中 芯材

料的相对磁导率， Ae 、 le 分别是磁芯的有效截面积和有

效长度，这些参数由磁芯手册提供， u0 是真空磁导率，值为

注释 G )19. 绕组导线的集肤深度 h h = 66.1 X (1 + 0.0042 X (T - 20)) / 怦0.5，所得单位为 mm , 其中 T 是工作温度，可取 80，即最高环境温度 40 摄氏度时

14. 一次

x f) ，其中 Von = Vinmin - Vq ， Vq 是开关管 Q 的导通压降；

u 是磁

4 X Pl X 10八(-7)。

见注释 G )18. 气隙长度 lg

lg = le x (z - 1) / u ，其中 u 是磁芯材料的相对磁导率。

可以有40 度的温升。20. 绕组导线的线径 d d = 2h ，若选用铜皮，则铜皮厚度同样按此计算，即

2h 。

21. 绕组导线的电流承载能力Im

Im = PI X (d/2)A2 X J,其中J是电流密度，反激变压器

般取典型值493 A/cm^2 (400 cmil/A )。22. 一次绕组导线的股数Mp

Mp = Ilr / Im23. 二次绕组导线的股数Ms

Ms = Il / Im24. 确定变压器组装结构根据上面计算的变压器各项参数，合理安排绕组排列、绝缘

安排等，绕组安排(从磁芯由近及远)可参考如下：

1) 般排列是，一次，二次，反馈。

2)二次，反馈，一次，这种排法有利于一次绕组对磁芯

的绝缘安排。

半一次，二次/反馈，一半一次，这种排法有利于减

少漏感。25. 输出二极管的额定电流Idm

Idm = 2 X Io (见注释H) 26.输出二极管的额定电压Vdm

Vdm = (1 + 20%) X (Vo + Vinmax / n) (见注释I) 27. 开关

管的额定电流Iqm

Iqm = 2 X llr X (D X (1 +「八2/12))八0.5 (见注释J)28.开

关管的额定耐压Vqm

Vqm = (1 + 20%) X (Vor + Vinmax) (见注释K ) 29. 输入电容值Cin