單端反激電路中高頻變壓器的設計

(a)完全能量傳遞方式 (b)不完全能量傳遞方式 (c)不完全能量傳遞方式

(原邊電感較大) (原邊電感大小適中)

圖2 在反激變壓器中原邊電流的波形(三種情況下Iave均相同)

實際設計工作是通過氣隙大小調整來選定能量的傳遞方式。圖2示出三種可能的方式。(a)是完全能量傳遞方式。這種方式傳遞同樣的能量，峰值電流是很高的。工作中開關晶體管、輸出二極管和電容器產生最大的損耗，且在變壓器自身產生最大的銅耗(I2R);(b)表示不完全能量傳遞方式。此時，具有一個低電流斜率，這是電感較大的緣故。盡管這種工作方式損耗最小，但這大的磁化直流成分和高的磁滯將使大多數鐵磁物質產生飽和。(c)表示一個較好的折衷方法，它的峰值電流大小適中，峰值與直流有效值的比也比較適中。當經調整氣隙，使在合適的氣隙大小下，就能得到這一傳遞方式。工作中噪聲較小，效率也合理。

使用圖2原邊電感量可通過電流波形圖的斜率Δi/Δt按下式求出

LP=VinΔt/Δi

在圖(c)中，設取IP2=3 IP1，則tOn=t2-t1時間內電流平均值Iave

Iave= IP2 -IP1=3 IP1- IP1 = 2IP1

在周期內TS的平均輸入電流IS

Iin=P/Vin=30.77/228.8=0.13A

相應的值為

Iave= IinTS/tOn=0.13×14/6.97=0.26A

IP1=Iave/2=0.13A

IP2=3 IP1=0.39A

在tOn期間電流變化量Δi= IP2 -IP1=0.39-0.13=0.26A帶入LP=VinΔt/Δi式中求出原邊電感LP

LP= VinΔt/Δi=228.8×6.97/0.26=6.13mH

一旦已知原邊電感Lp和匝數Np，求出電感系數AL

AL=Lp/N2p=0.00613/862=829nH/匝2

用下式計算氣隙

lg=µ0×N2p×Ae/ Lp

式中lg ------氣隙長度(mm)

µ0------4π×10-7

Np ------原邊匝數

Lp ------原邊電感(mH)

Ae ------磁芯面積(mm2)

lg =4π×10-7×862×84.41/6.13=0.13mm

5 變壓器的繞制工藝問題

變壓器繞制的基本要求是耦合緊密，以減小漏感。設計時應采用“初包次”的繞法。示意圖如下：

在變壓器的絕緣方面，線圈絕緣選用抗電強度高、介質損耗低的復合纖維絕緣紙，提高初、次級之間的絕緣強度和抗電暈能力。變壓器絕緣則采用整體灌注的方法來保證變壓器的絕緣使用要求。

6 結語

本文詳細闡述了單端反激變換器中變壓器的設計方法，并結合具體設計任務，設計出一個用于176Vac～264Vac輸入，12V2A輸出的高頻開關電源變壓器。設計出的變壓器在實際電路中表現出良好的電氣特性。

參考文獻

[1]張占松，蔡宣三。開關電源的原理與設計(修訂版)。電子工業出版社，2004。

[2]劉勝利?，F代高頻開關電源實用技術。電子工業出版社，2001。