单端反激变压器设计（开关电源）

1、 已知的参数
这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定， 包括： 输入电压 Vin、 输出电压 Vout、
每路输出的功率 Pout、效率η、开关频率 fs(或周期 T)、线路主开关管的耐压 Vmos。

2、 计算
在反激变换器中，副边反射电压即反激电压 Vf 与输入电压之和不能高过主开关管的耐压，
同时还要留有一定的裕量(此处假设为 150V)。反激电压由下式确定：
Vf=VMos-VinDCMax-150V

反激电压和输出电压的关系由原、副边的匝比确定。所以确定了反激电压之后，就可以确定
原、副边的匝比了。
Np/Ns=Vf/Vout  

另外，反激电源的最大占空比出现在最低输入电压、最大输出功率的状态，根据在稳态下，
变压器的磁平衡，可以有下式：
VinDCMin• • •DMax=Vf•(1-DMax)

设在最大占空比时，当开关管开通时，原边电流为 Ip1，当开关管关断时，原边电流上升到
Ip2。若 Ip1 为 0，则说明变换器工作于断续模式，否则工作于连续模式。由能量守恒，我们
有下式：
1/2•(Ip1+Ip2)•DMax•VinDCMin=Pout/η

一般连续模式设计，我们令 Ip2=3Ip1
这样就可以求出变换器的原边电流，由此可以得到原边电感量：
Lp= DMax•VinDCMin/fs•ΔIp

对于连续模式，ΔIp=Ip2-Ip1=2Ip1；对于断续模式，ΔIp=Ip2 。
可由 AwAe法求出所要铁芯：
AwAe=(Lp•Ip2
2
•104
/Bw•K0•Kj)
1.14


在上式中， Aw为磁芯窗口面积，单位为 cm2

Ae为磁芯截面积，单位为 cm2

Lp 为原边电感量，单位为 H
Ip2 为原边峰值电流，单位为 A
Bw为磁芯工作磁感应强度，单位为 T
K0 为窗口有效使用系数，根据安规的要求和输出路数决定，一般为 0.2~0.4
Kj为电流密度系数，一般取 395A/cm2

根据求得的 AwAe值选择合适的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之比比较大的磁芯，这样磁芯
的窗口有效使用系数较高，同时可以减小漏感。
有了磁芯就可以求出原边的匝数。根据下式：
Np=Lp•Ip2•104
/Bw•Ae

再根据原、副边的匝比关系可以求出副边的匝数。有时求的匝数不是整数，这时应该调整某
些参数，使原、副边的匝数合适。

为了避免磁芯饱和，我们应该在磁回路中加入一个适当的气隙，计算如下：
lg=0.4π•Np
2
•Ae•10-8
/Lp

在上式中， lg 为气隙长度，单位为 cm
   Np 为原边匝数，
   Ae为磁芯的截面积，单位为 cm2

   Lp 为原边电感量，单位为 H

至此，单端反激开关电源变压器的主要参数设计完成。我们应该在设计完成后核算窗口面积
是否够大、变压器的损耗和温升是否可以接受。同时，在变压器的制作中还有一些工艺问题
需要注意。